Kolfiberkomposit
Den kolfiberförstärkta hartsmatriskompositen är en ny typ av material, som är gjord av organiskt polymermaterial som matris och kolfiber som förstärkning genom kompositprocessen, och har betydligt bättre prestanda än den ursprungliga komponenten. ". Det har blivit ett av de viktigaste flygkonstruktionsmaterialen på grund av dess höga specifika hållfasthet, höga specifika modul, utmattningsbeständighet, korrosionsbeständighet, starka designintegritet, bekvämlighet för integralgjutning med stora ytor och speciella elektromagnetiska egenskaper.
Matrishartserna som används i kolfiberarmerade hartsmatriskompositer är huvudsakligen indelade i två kategorier: härdplast och termoplastharts. Det värmehärdande hartset är sammansatt av reaktiv lågmolekylär prepolymer eller högmolekylär polymer med aktiv grupp. Under formningsprocessen tvärbinds och kondenseras den under inverkan av härdare eller värme för att bilda en olöslig tvärbunden struktur. Vanligtvis används epoxiharts, fenolharts, bismalein-ftaleinaminharts, etc. Termoplastiskt harts är sammansatt av linjär polymer med hög molekylvikt, som löses upp och smälts under vissa förhållanden, och endast fysiska förändringar inträffar. Vanligtvis används polyeten, nylon, PEEK, etc.
Vanliga kolfibermaterial:
1. Kolfiberförstärkta keramiska matriskompositer
Keramik har utmärkt korrosionsbeständighet, slitstyrka, hög temperaturbeständighet och kemisk stabilitet och används ofta i industriella och civila produkter. Dess dödliga svaghet är dock dess sprödhet, och den är mycket känslig för subtila defekter som sprickor, porer och inneslutningar. Kolfiberförstärkt keramik kan effektivt förbättra segheten, ändra sprödbrottsmorfologin hos keramik och förhindra snabb spridning och spridning av sprickor i keramisk matris. För närvarande är det relativt mogna kolfiberförstärkta keramiska materialet hemma och utomlands kolfiberförstärkt kiselkarbidmaterial. På grund av dess utmärkta mekaniska egenskaper vid hög temperatur behöver den inte ytterligare värmeisoleringsåtgärder för att fungera vid höga temperaturer, så den används ofta i flygmotorer, återanvändbara flygfordon och andra områden.
2. Kol/kol-kompositer
Kol/kolkomposit är förkortningen av kolfiberförstärkt kolmatriskomposit, och det är också en slags avancerad komposit. Den är sammansatt av kolfiber, tyg, vävt tyg och andra förstärkta kolmatriskompositer. Kol/kol-kompositer består huvudsakligen av olika typer av kol, nämligen fiberkol, hartskol och avsatt kol. Denna typ av komposit, som är sammansatt av rena kolelement helt designade och tillverkade på konstgjord väg, har många utmärkta egenskaper. Förutom hög hållfasthet, hög styvhet, dimensionsstabilitet, oxidationsbeständighet och slitstyrka har den också hög brottseghet och pseudoplasticitet. Speciellt i högtemperaturmiljöer har den hög hållfasthet, ingen smältning, ingen bränning och endast enhetlig ablation, vilket är ojämförligt med något metallmaterial. Därför används det i stor utsträckning inom högteknologiska områden som missilstridsspetsar, solida raketmotormunstycken och flygplansbromsskivor.
3. Kolfiberförstärkta metallmatriskompositer
Kolfiberförstärkt metallmatriskomposit är ett kompositmaterial med kolfiber som förstärkningsfiber och metall som matris. Jämfört med metallmaterial har kolfiberförstärkta metallmatriskompositer högre specifik hållfasthet och specifik modul; Jämfört med keramik har den hög seghet och slagtålighet. Aluminium, magnesium, nickel, titan och deras legeringar används mest som metallmatris. Bland dem är beredningstekniken för kolfiberförstärkta aluminium- och magnesiumkompositer relativt mogen. Den största tekniska svårigheten vid tillverkning av kolfiberförstärkta metallmatriskompositer är ytbeläggningen av kolfibrer, för att förhindra skador på kolfibrer under blandningsprocessen, vilket minskar kompositernas totala prestanda. För närvarande antar ytmodifieringen av kolfibrer huvudsakligen ångavsättning, flytande natriummetod etc. vid framställning av kolfiberförstärkta metallmatriskompositer, men dess komplexa process och höga kostnad begränsar främjandet och tillämpningen av kolfiberförstärkta metallmatriskompositer.
4. Kolfiberförstärkt cementbaserad komposit
Kolfiberförstärkta cementkompositer (CFRC) tillverkas genom att tillsätta kolfiber i cementmatrisen, som kallas fiberarmerad betong. Att lägga till höghållfast kolfiber i cementbaserade material är en viktig åtgärd för att förbättra sprickmotstånd, impermeabilitet, skjuvhållfasthet och elasticitetsmodul för cementkompositer, kontrollera sprickutbredning, förbättra stark alkalibeständighet och förbättra deformationskapaciteten.
Dessutom har kolfibern också den vibrationsdämpande egenskapen, som kan absorbera vibrationsvågen och förbättra det seismiska motståndet och böjhållfastheten med mer än tio gånger. Vad som är mer värdefullt är att kolfiber har konduktivitet. Att lägga till det i cementmatrisen ger cementmatrisen intelligens, vilket avsevärt utökar applikationsomfånget för betong.
Ytan på CFRC-komposit kommer inte att spricka under belastning. Dess draghållfasthet, böjhållfasthet och brottseghet är flera till tio gånger högre än de utan armering, och dess slagseghet är också avsevärd. Längden på kolfiber som används för hackad kolfiberarmerad cement är i allmänhet {{0}} nm, och diametern är 7-20 μm. Draghållfastheten sträcker sig från 0,5 till 0,8 GPa. Styrkan hos vanlig cement är i allmänhet 11,76 MPa. Om 15 viktprocent kolfiber tillsätts kan styrkan nå 245 MPa; Om mängden blandning är 20 procent kan styrkan nå 548,8 MPa.
Jämfört med vanlig betong har CFRC dessutom fördelarna med låg vikt, hög hållfasthet, god flytbarhet, stark diffusion och hög ytkvalitet efter formning. När den används som skiljevägg är den 1/2~1/3 tunnare än skiljeväggen av vanlig betong, och dess vikt är 1/2~1/3 lättare. CFRC har en mängd olika specifikationer, bland vilka kortskuren kolfiberarmerad betong främst används i tak, yttervägg, innervägg, mark, tak, etc; Långfiberbetong används i bärande komponenter. Komponenterna som är gjorda av den har stabila dimensioner och har också antistatiska, slitstyrka, korrosionsbeständighet och andra egenskaper. Därför har forskningen om prestandan hos CFRC utvecklats snabbt de senaste åren.
källa: https://mp.weixin.qq.com/s/Y5MDhISUCvmcr5guRRpJSg