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硬度跟強度的上風:
抗拉強度:
碳纖維制品的抗拉強度約為鋼材的10倍。
疲勞強度高:碳纖維制品的結(jié)構(gòu)牢固,制成的復(fù)合資料,經(jīng)應(yīng)力疲勞數(shù)百萬次的輪回實驗后,其強度保存率仍有60%,而鋼材為40%,鋁材為30%,而玻璃鋼則只有20%-25%.因此設(shè)計制品所取的保險系數(shù),碳纖維制品復(fù)合資料為最低。
彈性模量:碳纖維制品復(fù)合資料的拉伸彈性模量高于鋼材,但芳綸跟玻璃纖維復(fù)合資料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半跟四分之一。
疲勞強度:碳纖維制品跟芳綸纖維復(fù)合資料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬資料在交變應(yīng)力作用下,疲勞極限僅為靜荷強度的30%~40%。因為纖維與基體復(fù)合可跟緩裂紋擴大,以及存在纖維內(nèi)力再調(diào)配的可能性,復(fù)合資料的疲勞極限較高,約為靜荷強度的70%~80%,并在破壞前有變形明顯的征兆。
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物理性質(zhì)的上風:
分量:約為鋼材的五分之一。
與碳纖維制品板的比較:碳纖維制品片材可能粘貼在各種外形的結(jié)構(gòu)名義,而板材更實用于規(guī)矩構(gòu)件名義。此外,因為粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大,與混凝土界面的粘接強度不如片材。
導(dǎo)熱性好:通常無機跟有機資料的導(dǎo)熱性均較差,但碳纖維制品的導(dǎo)熱性瀕臨于鋼鐵。碳纖維板補強單向板材,其成型工藝是將碳纖維浸漬樹脂后在模具內(nèi)固化并連續(xù)拉擠成型。采用優(yōu)質(zhì)碳纖維原料與良好基本樹脂,碳纖維板材具有拉伸強度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能。利用這一優(yōu)點可作為太陽能集熱器資料、傳熱均勻的導(dǎo)熱殼體資料。
熱膨脹系數(shù)?。航^大多數(shù)碳纖維制品自身的熱膨脹系數(shù),室內(nèi)為負數(shù)×6/K,在200~400℃時為零,在小于1000℃時為1.5×6/K。由它制成的復(fù)合資料膨脹系數(shù)天然比較牢固,可作為標準衡器具。 凸起的阻尼與精良的透聲納利用這二種特點可作為潛艇的結(jié)構(gòu)資料,如潛艇的聲納導(dǎo)流罩等。
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耐磨性好:碳纖維制品與金屬對磨時,很少磨損,用碳纖維制品來取代石棉制成高等的摩檫資料,已作為飛機跟汽車的剎車片資料。
耐高溫機能好:碳纖維制品在400℃以下機能十分牢固,甚至在1000℃時仍無太大變更。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環(huán)境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。復(fù)合資料耐高溫機能重要取決于基體的耐熱性,樹脂基復(fù)合資料其長期耐熱性只達300℃左右,陶瓷基、碳基跟金屬基的復(fù)合資料耐高溫機能可與碳纖維制品自身匹配。因此碳纖維制品復(fù)合資料作為耐高溫資料普遍用于航空航天產(chǎn)業(yè)。
高X射線透射率:此特點已經(jīng)在醫(yī)療器材中得到利用。
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化學性質(zhì)的上風:
耐化學腐化性好:從碳纖維制品的成分可能看出,它多少乎是純碳,而碳又是最牢固的元素之一。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。它除對強氧化酸以外,對酸、堿跟有機化學藥品都很牢固,可能制成各種各樣的化學防腐制品。我國已從事這方面的利用研究,隨著今后碳纖維制品的價格一直降落,其利用范疇會越來越廣。