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碳纤维增强塑料的应用

碳纤维增强塑料的应用

发布日期:2022-02-23阅读量:403
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  • 随着复合材料的不断开发,除了玻璃纤维增强塑料之外,又出现了碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料等。碳纤维是用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等为原料,在300~1000℃下碳化而成的。碳纤维的直径极细,有7微米左右,但它的强度却异常的高。

    碳纤维增强塑料在飞机、火箭、导弹、宇宙航行方面的应用已越来越广泛。它首先被用于飞机制造上,可减轻飞机的自重,提高飞行效率。用碳纤维增强塑料代替铝合金或钛合金,可使飞机的总重量减轻15%,如果使用等量的燃料,飞机能增加飞行距离10%,上升率增加10%,起飞时跑道可缩短15%。

    碳纤维增强塑料的特性

    (1)强度高,弹性好:碳纤维的比强度(即抗拉强度与密度的比值)是钢的6倍,是铝的17倍;比模量(即杨氏模量与密度的比值,是物体弹性好坏的一个标志)是钢或铝的3倍以上。比强度高,就能承受较大的工作负荷,其最大工作压力可用到350公斤/厘米2。此外,它的压缩率和回弹性均比纯F-4及其编织物要大。

    (2)耐疲劳和耐磨性好:它的耐疲劳特性,比环氧树脂高得多,也比金属材料高;石墨纤维具有自润滑性,摩擦系数很小,其磨损量比一般石棉制品或F-4编织物小5~10倍。

    (3)导热和耐热性能好:碳纤维增强塑料导热性好,摩擦产生的热量容易散发出去,内部不易过热和蓄热,可以作为动密封材料。在空气中,它可以在-120~350℃的温度范围内稳定工作。随着碳纤维中碱金属含量的减少,使用温度还有可能进一步提高;在惰性气体中,它适应温度可达到2000℃左右,而且能经受冷热的急剧变化。

    (4)耐振动性好:不易发生共振或颤振,也是减振消音的优良材料

    碳纤维增强塑料的应用

    (1)做密封填料:用碳纤维增强聚四氟乙烯材料,可制成耐腐蚀、耐磨损、耐高温的密封环或盘根;用于静密封时寿命则更长,比一般油浸石棉盘根长10多倍。它在负荷发生变化和急冷、急热情况下,都能保持密封性能,并且由于材料不含有腐蚀性物质,因此对金属不会发生点蚀。

    (2)做承磨零件:利用它具有自润滑性的特点,可以做特殊用途的轴承、齿轮和活塞环。如航空仪表和磁带录音机用的无油润滑轴承,电气传动内燃机车用的无油润滑齿轮(可避免渗漏油引起的事故),压缩机上的无油润滑活塞环等。此外,还可利用它无毒性的特点,用于食品和医药工业做滑动轴承或密封件。

    (3)做航天、航空、导弹的结构材料。碳纤维增强塑料从七十年代问世以来,发展很快,应用日益广泛。我国在1980年已试制成功并投入生产,用于化工、石油、电子、电力、机械等行业,作为旋转或往复式动密封或各种静密封材料。


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