碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域
編輯:admin 發(fā)布時(shí)間:2017-04-07 14:58 瀏覽次數(shù): 次
復(fù)合材料的用量已成為權(quán)衡軍用配備先進(jìn)性的重要標(biāo)志。
復(fù)合材料的興起豐厚了當(dāng)前材料家族。尤其是具有高強(qiáng)度、高模量、低比重碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料的呈現(xiàn),使其成為各類軍民配備重要的候選材料之一。
美國(guó)國(guó)防部在2025年國(guó)防材料展開預(yù)測(cè)中提到,只需復(fù)合材料可以將強(qiáng)度、模量和耐低溫的目的在現(xiàn)有根底上同時(shí)進(jìn)步25%以上。
正是如此,復(fù)合材料正成為航空以及國(guó)防配備的關(guān)鍵材料。
一、航空航天范圍
纖維加強(qiáng)復(fù)合材料在飛機(jī)上的運(yùn)用最早可以追溯到30年前,美國(guó)海軍F-14和空軍F-15戰(zhàn)役機(jī)尾翼局部采用硼纖維環(huán)氧樹脂材料。在這之后,人們發(fā)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)異功用,末尾逐步運(yùn)用在軍隊(duì)及運(yùn)輸機(jī)上。
碳纖維復(fù)合材料初次被運(yùn)用在飛機(jī)上,主要是一些二級(jí)構(gòu)造,包括整流罩、控制儀表盤和小的機(jī)艙門。但隨著工藝技術(shù)的提高,碳纖維復(fù)合材料也逐步被用于機(jī)翼、機(jī)身等其它局部。
航天工業(yè)之所以選擇運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料,不只是由于這種材料可以減輕機(jī)身分量,同時(shí)其具有耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)秀特性。但是與傳統(tǒng)金屬材料相比,碳纖維復(fù)合材料由于本錢過高依然未被普遍運(yùn)用。
二、汽車工業(yè)
碳纖維復(fù)合材料的材料功用及展開趨勢(shì)順應(yīng)了汽車工業(yè)輕量化的展開需求,特別是隨著新動(dòng)力汽車的展開,碳纖維復(fù)合材料在汽車上將提高越來越普遍的運(yùn)用。
鑒于碳纖維復(fù)合材料具有的優(yōu)異功用,目前當(dāng)前逐步末尾被運(yùn)用到國(guó)外汽車內(nèi)外飾、底盤以及電器元件當(dāng)中。
將來,碳纖維復(fù)合材料以及熱塑性復(fù)合材料等在汽車工業(yè)上的運(yùn)用將替代傳統(tǒng)的金屬零部件。
三、陸地船舶
上世紀(jì)40年代,美國(guó)海軍初次將碳纖維復(fù)合材料用于船舶建造。得益于它在海水環(huán)境中表現(xiàn)出的優(yōu)異功用,在陸地船舶中的運(yùn)用十分普遍。
復(fù)合材料優(yōu)異舒適性的設(shè)計(jì)理念和無縫船體的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步推進(jìn)了各種復(fù)合材料船舶的開發(fā)。
近年來,碳纖維復(fù)合材料在船只上的運(yùn)用不時(shí)添加,次要包括船殼、地板、甲板、艙壁,以及管道零碎、油箱等下層修建。
碳纖維復(fù)合材料的運(yùn)用不只降低了制造和維修本錢,改善外觀,還可以減輕噸位,進(jìn)步平安性。
四、風(fēng)力發(fā)電
在風(fēng)力發(fā)電范圍,復(fù)合材料是制造風(fēng)力發(fā)電葉片及其它重要構(gòu)造部件的次要材料,葉片90%以上分量由復(fù)合材料組成,可以滿足開發(fā)大型化、輕量化、高功用、低本錢的發(fā)電葉片的要求。
隨著大絲束碳纖維的普遍運(yùn)用,碳纖維價(jià)錢的降低,碳纖維在大型葉片中的運(yùn)用已成為一種趨向。
將來風(fēng)力發(fā)電葉片制造中,碳纖維替代局部玻璃纖維運(yùn)用于葉片、且用量逐漸添加是高功用碳纖維復(fù)合材料展開的一定后果。
體育用品
目前,碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料在體育器材范圍已構(gòu)成了較大的市場(chǎng)。
隨著體育運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)器材越來越苛刻的要求,將碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料運(yùn)用到體育用品中來是21世紀(jì)體育器材的一大趨向。
自行車
20世紀(jì)80年代中期,意大利、法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)相繼開發(fā)成功了用碳纖維管和鋁合金接頭粘接成車架的碳纖維自行車。
其車架分量較鉻鉬鋼車架輕,強(qiáng)度、剛度卻比鉻鉬鋼車架高,因而一經(jīng)研制成功,便被用作專門的競(jìng)賽用車。
曾取得女子自行車公路賽冠軍的德國(guó)著名車手烏爾里希的“坐騎”就是用碳纖維加強(qiáng)復(fù)合資料作的支架,質(zhì)量?jī)H7.5 kg。
目前普通運(yùn)用樹脂傳遞模塑工藝(RTM)來批量消費(fèi)自行車。
高爾夫球桿
1972年美國(guó)Shakespear公司用長(zhǎng)絲纏繞法制成高爾夫球桿,同年,美國(guó)的G.Brewer采用CFRP(碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料)制成球桿,爾后,為了順應(yīng)球的飛行間隔和方向堅(jiān)決性要求,在分量、尺寸和負(fù)荷等方面加以改善。
如今高檔的高爾夫球桿,采用碳纖維復(fù)合材料,密度小,強(qiáng)度高,彈性高,耐沖擊,使高爾夫球桿變得可屢次反復(fù)運(yùn)用,而且也使運(yùn)發(fā)起可充沛發(fā)揚(yáng)揮桿打球的力氣和技術(shù)。
釣魚竿
碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料制成的釣魚竿比GFRP制品或竹竿都要輕得多,使其在撒竿時(shí)耗費(fèi)能量少,而且撤竿距比后者遠(yuǎn)20%左右。
CFRP所制的釣魚竿長(zhǎng)而好,剛性大,釣魚竿在彎曲之后能迅速恢復(fù),使其傳遞釣餌的覺得較為靈敏。
如今已有商品銷售,用碳纖維加強(qiáng)塑料還可以制成漁具的卷鈾,其分量不跨越140克,但它的疲勞強(qiáng)度高,耐摩擦,因此運(yùn)用壽命
長(zhǎng)。
網(wǎng)球拍
目前世界上高、中檔網(wǎng)球拍大多是用碳纖維復(fù)合材料制成的。最早把碳纖維運(yùn)用于網(wǎng)球拍的是1974年美國(guó)Chemold等公司。
碳纖維復(fù)合材料可制大型網(wǎng)球拍,減震吸能功用好,設(shè)計(jì)自在。與其他材料相比,碳纖維運(yùn)用于網(wǎng)球拍有以下劣勢(shì):
①可制造大型網(wǎng)球拍:與過來木制的相比,在異常分量下,球拍面積可添加1.5倍左右,網(wǎng)線的張力比普通拍進(jìn)步2O%~45%。
②減震阻尼功用好:碳纖維復(fù)合材料的減震阻尼功用鶴立雞群,它不易起振,起振后也易停振。
③設(shè)計(jì)自在度大。
羽毛球拍
碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料剛成的羽毛球拍其特點(diǎn)是分量輕、剛性大、防止了木制品因其剛性缺乏而構(gòu)成的斷把景象,同時(shí)它還具有與上述網(wǎng)球拍一樣的優(yōu)點(diǎn)。
滑雪板
用碳纖維加強(qiáng)復(fù)合材料制造的滑雪板,其特點(diǎn)是剛性大,耐摩擦,在轉(zhuǎn)彎、斜坡和越野賽中腳底用力較小。用CFRF制造的滑雪杖在運(yùn)動(dòng)界也享有盛名。其特點(diǎn)是剛性大、分量輕,普通在150克左右。