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碳纤维复合材料:特性、优缺点和用途

碳纤维复合材料:特性、优缺点和用途

理想的工程材料应具有高强度、高刚度、高韧性和低重量。碳纤维与高性能基体相结合,比任何其他材料更符合这些标准,并用于数百种应用。

技术细节 *
密度1.8 克/毫升
抗拉强度600 ksi
拉伸模量33 微星
断裂伸长率1.6%

目前碳纤维仍然是一种昂贵的选择,但随着全球需求和产量不断增加,价格继续下降。随着材料变得越来越便宜,可能会开发出越来越多的应用。

优点

  • 良好的导热性
  • 负热膨胀系数
  • 中等良导体
  • 化学惰性,除了在强氧化环境或与某些熔融金属接触时
  • 抗蠕变和抗疲劳
  • 出色的阻尼特性

缺点

  • 昂贵的
  • 抗冲击性低
  • 低断裂伸长率(伸长率)
  • 抗压强度相对较低

应用

碳纤维的应用正在迅速增长,并且每天都在创造新的应用。由于碳纤维具有如此广泛的品质,我们根据所使用的主要特性对其应用进行了分类。

基于强度、刚度和低重量的应用

  • 飞机控制面和机身
  • 直升机旋翼叶片
  • 风力涡轮机叶片
  • 飞机结构件,例如门和起落架组件
  • 汽车传动轴和钢板弹簧
  • 赛车车身和车架
  • 航天器、火箭和导弹
  • 高精度工装

基于热特性的应用

  • 导弹和​​火箭的隔热罩
  • 刹车
  • 航空航天天线(因为热膨胀系数低)
  • 望远镜支架等空间结构
  • 用于计算机、小型电机、电气控制面板的外壳

基于化学惰性的应用

  • 储罐,特别是考虑重量时,例如飞机上的废物罐
  • 桥梁结构(不会腐蚀,抗震性好)
  • 核工业中的铀浓缩离心机

基于刚性和良好阻尼的应用

  • 乐器
  • 音频扬声器
  • 造纸工业等工业加工用滚筒
  • 用于安装磁头以读取计算机存储设备的臂

基于电气特性的应用

  • 屏蔽射频干扰
  • 电路板
  • 触摸开关

基于生物惰性的应用

  • 人工关节
  • 心脏瓣膜组件
  • X 射线台和安装臂

基于抗疲劳和自润滑的应用

  • 纺织机械部件
  • 气动滑阀
  • 压缩机叶片
  • 假肢

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