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1、碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料性能的研究摘要：碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能成為當(dāng)今世界材料學(xué)科研究的重點(diǎn)。本文介紹了的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能，簡(jiǎn)述了增強(qiáng)機(jī)理、成型工藝及其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)。新材料的研究、發(fā)展與應(yīng)用一直是當(dāng)代高新技術(shù)的重要內(nèi)容之一。其中復(fù)合材料，特別是先進(jìn)復(fù)合材料在新材料技術(shù)領(lǐng)域占有重要的地位，對(duì)促進(jìn)世界各國(guó)軍用和民用領(lǐng)域的高科技現(xiàn)代化，起到了至關(guān)重要的作用，因此近年來(lái)倍受重視。復(fù)合材料(Compositematerials),是以一種材料為基體(Matrix)，另-?種材料力增強(qiáng)體(
2、reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。【1】碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料性能的研究摘要：碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能成為
3、當(dāng)今世界材料學(xué)科研究的重點(diǎn)。本文介紹了的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能，簡(jiǎn)述了增強(qiáng)機(jī)理、成型工藝及其應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)。新材料的研究、發(fā)展與應(yīng)用一直是當(dāng)代高新技術(shù)的重要內(nèi)容之一。其中復(fù)合材料，特別是先進(jìn)復(fù)合材料在新材料技術(shù)領(lǐng)域占有重要的地位，對(duì)促進(jìn)世界各國(guó)軍用和民用領(lǐng)域的高科技現(xiàn)代化，起到了至關(guān)重要的作用，因此近年來(lái)倍受重視。復(fù)合材料(Compositematerials),是以一種材料為基體(Matrix)，另-?種材料力增強(qiáng)體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)
4、，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。【1】碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之一。它以輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料，，而這些優(yōu)異的性能可使碳纖維成為一種十分良好的增強(qiáng)材料。目前，碳纖維大部分應(yīng)用
5、于碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(CarbonFiberReinforcedPolymerComposite,簡(jiǎn)稱CFRP)。是其它纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所無(wú)法比擬的。因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂的熱機(jī)械性能、抗蠕變性能、粘接性能優(yōu)異而且吸濕性好；固化收縮率和線膨脹系數(shù)?。还袒瘻囟容^低；較高溫度下穩(wěn)定性好；尺寸穩(wěn)定性、綜合性能好[2];而且又與有機(jī)材料的浸潤(rùn)性能好等優(yōu)點(diǎn)，所以近年來(lái)應(yīng)用最多的就是碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。目前為止,CFRP可以應(yīng)用于航空、航天，體育用品，交通工具，建筑材料等多個(gè)領(lǐng)域。無(wú)論是軍用還是民用，隨著研究的不斷深入
6、和工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊。碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的性能【10】碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有一系列的優(yōu)異性能，主要表現(xiàn)在以下兒個(gè)方而。(1)具有高的比強(qiáng)度和比模量。CFRP的密度僅為鋼材的1/5，鈦合金的1/3，比鋁合金和玻璃鋼(GFRP)還輕，使其比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)是高強(qiáng)度鋼、超硬鋁、欽合金的4倍左右，玻璃鋼的2倍左右；比模量(模量/密度)是它們的3倍以上。CFRP輕而剛、剛而強(qiáng)的特性是其廣泛用于宇航結(jié)構(gòu)材料最基本的性能。(1)耐疲勞。在靜態(tài)下，CFRP循環(huán)105次、承受90%的極限強(qiáng)度應(yīng)力時(shí)
7、才被破壞，而鋼材只能承受極限強(qiáng)度的50%左右。對(duì)于碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料，在應(yīng)力作用下呈現(xiàn)粘彈性材料的疲勞特性，顯示出耐疲勞特性。CFRP呈現(xiàn)出良好的抗蠕變性能，這可能與碳纖維的剛性有關(guān)。(2)熱膨賬系數(shù)小。碳纖維的熱膨脹系數(shù)a具有顯著的各向異性，使其復(fù)合材料的a也具有各向異性。(3)耐磨擦，抗磨損。CFRP有優(yōu)良的耐疲勞特性、熱膨賬系數(shù)小和熱導(dǎo)率高的特性，具耐磨擦、抗磨損的基木性能。再加之碳纖維具有亂層石墨結(jié)構(gòu)，G潤(rùn)滑性好，適用于摩擦磨損材料。比磨耗量可用以下三式表示。Wr=KLaa=(b+2)/3N=(S
8、o/S)/b式中Wr為比磨耗量；K為比例常數(shù)；S為循環(huán)作用的應(yīng)力；So為材料的拉伸強(qiáng)度；N為斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)。CFRP具有高的拉仲?gòu)?qiáng)度，是優(yōu)良的摩擦材料。(4)耐蝕性。碳纖維的耐蝕性非常優(yōu)異，在酸、堿、鹽和溶劑中長(zhǎng)期浸泡不會(huì)溶脹變質(zhì)。CFRP的耐蝕性主要取決于基體樹(shù)脂。長(zhǎng)期在酸、堿、鹽和有機(jī)溶劑環(huán)境中，刻蝕、溶脹等使其變性、腐蝕，導(dǎo)致復(fù)合材料性能下降。(1)耐水性好。碳纖維復(fù)合材料的耐
