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航空航天碳纤维用量知多少?
据统计,2008~2010年世界航空航天领域对碳纤维复合材料的总需求为2.4万吨,预测2014年和2018年碳纤维复合材料的需求将分别达到1.7万吨和2万吨。
碳纤维复合材料在民用飞机上的应用被特别看好,目前新增产能均以满足航空需要的高性能碳纤维及复合材料为主,未来5~10年内碳纤维复合材料在民用飞机上的应用也将高速成倍增长。
随着我国军用飞机、支线飞机ARJ21及大型商用客机C919项目的开展和我国航天事业的发展,碳纤维复合材料的用量将会不断增长。
国内航空运输市场的快速发展将对民用飞机产生巨大需求,预计到2023年,中国客货运输飞机拥有量将达到2769架。
飞机制造业的发展将需要很多高性能的碳纤维增强飞机蒙皮铝合金材料。
碳纤维性能的优缺点?
现面以结构加固用的碳纤维布为例说明碳纤维的性能: 碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。
厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。 1、碳纤维介绍 碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。
碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。
2、环氧树脂 不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用,例如底涂树脂;以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用,例如环氧粘结树脂等。 (1)环氧树脂简介 仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。
因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。
环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。
例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片,有很强的粘结力。
依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。 2、碳纤维材料与其他加固材料对比 (1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。
(2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。
(3)疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。
优点:
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 。
4. 热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(-1.5×10-6)。
碳纤维是什么材料?
碳纤维(carbon fiber,简称CF)是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性。碳纤维具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维,这也使其在航空航天、土木工程、军事、赛车与其他竞技体育运动制品很受欢迎。
扩展资料
碳纤维的用途:
在军用航空领域,高性能碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体、发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力上,其中碳/碳和碳/酚醛复合制品是弹头端头和发动机喷管的重要防热材料;在卫星构件上,高模量(MJ系列)碳纤维主要应用于卫星承力筒、桁架、夹层面板及电池板支架。在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件,当前战斗机上碳纤维复合材料的用量已达到25%以上,军用直升机用量则高达50%以上。
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