碳纖維復(fù)合材料的物理與化學(xué)性能優(yōu)勢有哪些? 復(fù)材云集|復(fù)合材料
碳纖維最優(yōu)良的性能是比強(qiáng)度和比模量超過一般的增強(qiáng)纖維,它和樹脂形成的復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量比鋼和鋁合金還高3倍左右。碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在航天、導(dǎo)彈和運(yùn)動器材上,可以顯著減輕重量,提高有效載荷,改善性能,是航天工業(yè)的重要結(jié)構(gòu)材料。

一、物理性能:
1.密度小,質(zhì)量輕,比強(qiáng)度高。碳纖維的密度為1.5~2g/cm3,相當(dāng)于鋼密度的1/4,鋁合金密度的 1/2。而其比強(qiáng)度比剛大16倍,比鋁合金大12倍。
2.強(qiáng)度高。其拉伸強(qiáng)度可達(dá)3000~4000MPa,彈性比鋼大4~5倍,比鋁大6~7倍。
3.具有各向異性,熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率隨溫度的升高而下降,耐驟冷、急熱,即使從幾千度的高溫突然降到常溫也不會炸裂。
4.導(dǎo)電性好,25℃時高模量纖維為775μΩ/cm,高強(qiáng)度纖維為1500μΩ/cm。
5.耐高溫和耐低溫性好。碳纖維可在2000℃下使用,在3000℃非氧化氣氛下不融化、不軟化。在 -180℃低溫下,鋼鐵變得比玻璃脆,而碳纖維依舊很柔軟,也不脆化。
6.耐沖擊性較差,容易損傷。(碳纖維復(fù)合材料抗拉不抗穿刺,生活中避免讓碳纖維產(chǎn)品碰到鋒利的小石子或尖銳物體,以防止發(fā)生破裂現(xiàn)象)。
二、化學(xué)性能:
1.耐酸性能好,對酸呈惰性,能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等介質(zhì)侵蝕。將碳纖維放在濃度為 50% 的鹽酸、硫酸、磷酸中,200天后其彈性模量、強(qiáng)度和直徑基本沒有變化;在50%濃度的硝酸中稍有膨脹,其耐腐蝕性能超過黃金和鉑金。
2.此外,還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和使中子減速等特性。
3.在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化,與金屬復(fù)合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此,碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。
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