阐述了碳纤维复合材料的优异性能,重点介绍了其在航空领域的广泛应用,并分析了目前我国 碳纤维复合材料的研究进展和应用前景.
碳纤维复合材料是20世纪60年代中期问世的一种新型结构材料,近年来,与之相关的研究与应用日益受到世界各国的普遍重视,美国、日本及欧洲各国等工业发达国家均将其列入国家优先重点发展计划。碳纤维复合材料凭借其它复合材料无法比拟的优良性能,在军事及民用工业的各个领域得到广泛应用,其在航空领域的光辉业绩尤为引入注目。
碳纤维应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强材料的迫切需求发展起来,它主要是由碳元素组成的一种特种纤维,是继玻璃纤维之后出现的第二代纤维增强塑料。碳纤维的含碳量在900%以上,具有优异的力学性能,与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。在2000°C以上高温惰性环境中,碳纤维是唯一一种强度不下降的物质。此外,它还兼具其它多种得天独厚的优良性能,更可贵的是,碳纤维与其它材料具有很高的相容性,兼备纺织纤维的柔软可加工性,并且容易复合,具有很大的设计自由度。这就使得碳纤维成为纤维增强材料中发展最迅速、应用范围很广、适于不同领域要求的纤维材料。
研制大型飞机要突破许多关键技术,其中一项是“先进复合材料结构设计技术”,这项技术离不开碳纤维。世界碳纤维的需求在各用途领域都不断增长,特别是急速增长的航空航天领域拉动了碳纤维全体的增长。
碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。自玻璃纤维与有机树脂复合得到的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,而且性能不断得到改进,使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。碳纤维复合材料与铝合金、钛合金、合金钢一起成为飞机机体的四大先进结构材料。
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