碳纤维它的缺点和优点有什么不同?
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碳纤维是一种碳含量超过90%的纤维状炭材料,是以有机纤维——聚丙烯晴(PAN)纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成,由有择优取向的石墨微晶构成,因而具有很高的强度和弹性模量(刚性)。它的比重一般为1.70 g/cm3~1.80g/cm3,强度为1200 MPa~7000MPa,弹性模量为200 GPa~400GPa,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(~1.5×10的-6次方)。
优点
碳纤维同时具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。
缺点
1.碳纤维复合材料虽然拉伸强度强,但剪断强度弱,加工时需要进行复杂的应力计算。
2.它放置在阳光下时会逐渐变白。
3.屏蔽率差。
优点
碳纤维同时具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。
缺点
1.碳纤维复合材料虽然拉伸强度强,但剪断强度弱,加工时需要进行复杂的应力计算。
2.它放置在阳光下时会逐渐变白。
3.屏蔽率差。
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碳纤维是一种碳含量超过90%的纤维状炭材料,是以有机纤维——聚丙烯晴(PAN)纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成,由有择优取向的石墨微晶构成,因而具有很高的强度和弹性模量(刚性)。
它的比重一般为1.70 g/cm3~1.80g/cm3,强度为1200 MPa~7000MPa,弹性模量为200 GPa~400GPa,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(~1.5×10的-6次方)。
优点
碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。
缺点
1、局部容易过热
线材整体发热,发热地面不能被覆盖。一但覆盖,被覆盖区域温度会继续升高,直至超过安全温度,损坏线材,甚至发生火灾。
2、线材耐火性差
线材工作时处在冷热交替状态,常用的系材的表面防火材料的抗老化和长时间工作以后的老化对其防火性有一定的影响。具体老化实验还没有做,也没有可信服的数据。线材的防火能力有限,芯材一般都易燃,且燃点底。线材一旦发生短路或者局部发热不均很容易发生严重事故。
3、高辐射
由于电磁原理,不管是双芯还是单芯,工作时都有较高的辐射,虽然可以通过技术手段在一定程度上降低,但是还是对人体有一定的伤害,而且具体的伤害程度暂时还没有组织和机构对其进行研究。所以不适合有孕妇,小孩的家庭使用。对电子产品也有一定的影响。
它的比重一般为1.70 g/cm3~1.80g/cm3,强度为1200 MPa~7000MPa,弹性模量为200 GPa~400GPa,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(~1.5×10的-6次方)。
优点
碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。
缺点
1、局部容易过热
线材整体发热,发热地面不能被覆盖。一但覆盖,被覆盖区域温度会继续升高,直至超过安全温度,损坏线材,甚至发生火灾。
2、线材耐火性差
线材工作时处在冷热交替状态,常用的系材的表面防火材料的抗老化和长时间工作以后的老化对其防火性有一定的影响。具体老化实验还没有做,也没有可信服的数据。线材的防火能力有限,芯材一般都易燃,且燃点底。线材一旦发生短路或者局部发热不均很容易发生严重事故。
3、高辐射
由于电磁原理,不管是双芯还是单芯,工作时都有较高的辐射,虽然可以通过技术手段在一定程度上降低,但是还是对人体有一定的伤害,而且具体的伤害程度暂时还没有组织和机构对其进行研究。所以不适合有孕妇,小孩的家庭使用。对电子产品也有一定的影响。
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基本上不增加构件截面,而结构物自重的增加几乎可以忽略,能可靠地保证与原钢筋混凝土构件共同工作,获得优异的补强效果;在建筑结构加固上得到了普遍的应用。
2.施工便捷:占用场地少,不需大型机具,没有湿作业,无需动火,无需现场固定设施,施工工效高。
3.高耐久性:不会生锈,非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用,还具有抗疲劳强度高,耐磨损、抗老化等优点。
碳纤维复合材料的特点就是质轻高强,但是加工困难,制备工艺方法多种多样,用不同工艺和不同牌号的碳纤维所获得的碳纤维制品品质相差很大,无法就你的问题作准确回答,但可以肯定的是无论从强度,韧性以及耐腐蚀性上而言都要比钢材和铝合金高许多,但是碳纤维制品一旦破损就很难修复,如一块碳纤维复材板开裂,必须将整块板材更换掉,无法通过焊接等常规手段修补。
给你提供一些碳纤维制品的应用实例:
巡航导弹弹翼
超高压储罐外壳超长抽油杆各种设备的外壳(短切碳纤维维)
碳纤维编织体(各种结构性部件)
桥梁裂纹修补材料。
如果用钢材或铝合金制造这些部件,要想保证性能的话就会导致超重和超体积的后果,无法达到最优良的效果。
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1. 比重轻,密度一般为1.70 g/cm3~1.80g/cm3,比许多金属材料还要轻。
2. 强度高,可以达到1200MPa~7000MPa,是同等截面钢材的7-10倍。
3. 弹性模量非常好,达到了200GPa~400GPa,和钢铁相似 。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为230~430Gpa
1、碳纤维的比重小于合金,可以减轻车身重量,增加车体的性能(如加速、油耗、弯道性能等)。
2、碳纤维的强度较高,车体更加结实、坚固。
3、碰撞时,碳纤维会粉碎性断开,从而吸收撞击能量,保护驾驶者。缺点:成本极高
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碳纤维复合材料在无人机中能够以机臂、外壳、起落架等方式存在。不光能够让无人机看起来更加美观,并且能够减轻无人机的自重,保持飞行平稳,延长续航时间。碳纤维在轿车制作中的应用,最明显的就是轻量化,节能减排;同时碳纤维制成的轿车配件抗疲性好,强度刚度都不错,能确保驾驶的安全,即使是在行驶的过程中受到撞击,也能很好的吸收部分力量,削减撞击对驾驶员的伤害。
由于碳纤维的制作成本高,导致碳纤维复合材料的成本随之上升,这是让很多人望而却步的主要原因,还有就是碳纤维复合材料的脆性大,损坏后无法修补,只能更换,而且回收也比较困难。但这些缺点并不影响碳纤维复合材料在人们心中的地位,相信随着科技的发展,可以很好地解决这些问题。 ——上海泰晟
由于碳纤维的制作成本高,导致碳纤维复合材料的成本随之上升,这是让很多人望而却步的主要原因,还有就是碳纤维复合材料的脆性大,损坏后无法修补,只能更换,而且回收也比较困难。但这些缺点并不影响碳纤维复合材料在人们心中的地位,相信随着科技的发展,可以很好地解决这些问题。 ——上海泰晟
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