闡述了碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)異性能,重點(diǎn)介紹了其在航空領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,并分析了目前我國(guó) 碳纖維復(fù)合材料的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景.
碳纖維復(fù)合材料是20世紀(jì)60年代中期問世的一種新型結(jié)構(gòu)材料,近年來,與之相關(guān)的研究與應(yīng)用日益受到世界各國(guó)的普遍重視,美國(guó)、日本及歐洲各國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均將其列入國(guó)家優(yōu)先重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃。碳纖維復(fù)合材料憑借其它復(fù)合材料無法比擬的優(yōu)良性能,在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,其在航空領(lǐng)域的光輝業(yè)績(jī)尤為引入注目。
碳纖維應(yīng)宇航工業(yè)對(duì)耐燒蝕和輕質(zhì)高強(qiáng)材料的迫切需求發(fā)展起來,它主要是由碳元素組成的一種特種纖維,是繼玻璃纖維之后出現(xiàn)的第二代纖維增強(qiáng)塑料。碳纖維的含碳量在900%以上,具有優(yōu)異的力學(xué)性能,與其它高性能纖維相比具有最高比強(qiáng)度和最高比模量。在2000°C以上高溫惰性環(huán)境中,碳纖維是唯一一種強(qiáng)度不下降的物質(zhì)。此外,它還兼具其它多種得天獨(dú)厚的優(yōu)良性能,更可貴的是,碳纖維與其它材料具有很高的相容性,兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,并且容易復(fù)合,具有很大的設(shè)計(jì)自由度。這就使得碳纖維成為纖維增強(qiáng)材料中發(fā)展最迅速、應(yīng)用范圍很廣、適于不同領(lǐng)域要求的纖維材料。
研制大型飛機(jī)要突破許多關(guān)鍵技術(shù),其中一項(xiàng)是“先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)”,這項(xiàng)技術(shù)離不開碳纖維。世界碳纖維的需求在各用途領(lǐng)域都不斷增長(zhǎng),特別是急速增長(zhǎng)的航空航天領(lǐng)域拉動(dòng)了碳纖維全體的增長(zhǎng)。
碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合,制成結(jié)構(gòu)材料。自玻璃纖維與有機(jī)樹脂復(fù)合得到的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功,而且性能不斷得到改進(jìn),使復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。碳纖維復(fù)合材料與鋁合金、鈦合金、合金鋼一起成為飛機(jī)機(jī)體的四大先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料。
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