文档介绍：word
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碳纤维与其复合材料研究进展
摘要：本文简述了碳纤维的根本特性与其制造方法，并阐述了不同基体碳纤维增强复合材料的性能与制备工艺，以与当前碳纤维增强复合材料的研究应用现状，并展望其未来的受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应〞即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。　　
热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。　　
耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料外表损失的现象，通过表层材料的烧蚀带走大量的热量，可阻止热流入材料内部，C-C材料是一种升华-辐射型材料。
碳纤维增强复合材料一直是被区分为长(连续)纤维和短纤维来加工的，从典型的300～400米到几个毫米分为不同的品级。过去10年中，人们一直在改良不同种类的碳纤维复合材料的性能和加工方法，从短纤维混料注射加工到层压成型，从预浸料处理到模塑法加工，力求为这种性能优良的材料寻找到最优的加工
方法。
手糊成型工艺
手糊工艺的最大特色是以手工操作为主，适于多品种、小批量生产，且不受制品尺寸和形状的限制。但这种方法生产效率低、劳动条件差，且劳动强度大；制品质量不易控制，性能稳定性差，制品强度较其他方法低。如图2-1所示：
图2-1 手糊工艺图
树脂传递模塑 RTM
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RTM是一种适宜多品种、中批量、高质量符合材料制品的低本钱技术。目前，在兴旺国家里复合材料工业已由“产量大、消费大〞步入“个性化、高级化、产量中等〞阶段，这也正适合“个性化、高级化、产量中等〞要求的树脂传递模塑(RTM)工艺，从而使其获得蓬勃开展。如图2-2所示：
图2-2 树脂传递模塑成型工艺
喷射成型工艺
·s)，容易喷射雾化、脱除气泡、润湿纤维而又不易流失以与不带静电等。制品纤维含量控制在28%～33%，纤维长度25～50mm。其优点是生产效率比手糊提高2～4倍，劳动强度低，可用较少设备投资实现中批量生产，材料本钱低；制品整体性好，制件的形状和尺寸不受限制；可自由调节产品壁厚、纤维与树脂比例。主要缺点是现场污染大，树脂含量高，制件的承载能力低。
注射成型
反响注射成型(RIM)和增强反响注射成型(RRIM主要是热塑性塑料的注塑成型。近年来又开展新的注射成型。RIM的根本原理是将两种反响物(高活性的液状单体或齐聚物)准确计量，经高压碰撞混合后充入模内，混合物在模具型腔内迅速发生聚合反响固化成型。其突出特点是生产效率高、能耗低。RRIM是短切纤维或片状增强材料增强的RIM，它是在 RIM根底上开展起来的，在单体中参加增强材料，即反响单体与增强材料一同通过混合头注入模具型腔制备复合材料制品。
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纤维缠绕成型
纤维缠绕成型是将浸渍树脂的纤维丝束或带，在一定X力下，按照一定规律缠绕到芯模上，然后在加热或常温下固化成制品的方法。纤维缠绕成型的主要特点是，纤维能保持连续完整，制件线形可按制品受力情况设计即可按性能要求配置增强材料，结构效率高，制品强度高；可连续化、机械化生产，生产周期短，劳动强度小；产品不需机械加工，但设备复杂，技术难度高，工艺质量不易控制。
拉挤成型
拉挤成型是一种连续生产固定截面型材的成型方法。如图主要过程是将浸有树脂的纤维连续通过一定型面的加热口模，挤出多余树脂，在牵引条件下进展固化。拉挤成型的最大特点是连续成型，制品长度不受限制，力学性能尤其是纵向力学性能突出，结构效率高，制造本钱低，自动化程度高，制品性能稳定，生产效率高，原材料利用率高，不需要辅助材料。它是制造高纤维体积含量、高性能低本钱复合材料的一种重要方法。如图2-3所示：
图2-3 挤拉成型工艺
3 碳纤维增强基复合材料的分类
尽管碳纤维可单独使用发挥某些功能, 然而，它属于脆性材料,只有将它与基体材料结实地结合在一起时,才能利用其优异的力学性能,使之更好地承载负荷。因此,碳纤维主要还是在复合材料中作增强材料。根据使用目的不同可选用各种基体材料和复合方式来达到所要求的复合效果。碳纤维可用来增强树脂、碳、金属与各种无机陶瓷, 而目前使用得最多、最广泛的是树脂基复合材料。
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陶瓷具有优异的耐蚀性、耐磨性、耐高温性和化学稳定性, 广泛应用于工业和民用产品。它的弱点是对裂纹、气孔和夹杂物等细