复合材料是什么（碳纤维复合材料特性分析）

复合材料是什么（碳纤维复合材料特性分析）

碳纤维复合材料是以树脂为基体碳纤维为增强体的复合材料，它具有碳材料的固有本性，又具有纺织材料的柔软性和可加工性，是军民两用型材料。碳纤维复合材料在航空领域应用较多，其高比强度、高比模量、可设计性强并且易于整体成型等诸多优点，使其在更多领域有着广泛的应用。

　　碳纤维材料分类很多，按照其原料种类分类可以分为三种: PAN原丝、沥青纤维和粘胶丝。现在应用较多的是PAN基碳纤维，其应用高达90%以上，而粘胶基碳纤维产量最低，不足整体的百分之一。碳纤维性能优势明显，主要有以下几点。

　　一、材料密度小

其密度是几大金属材料的0.2倍到0.57倍之间，因此相同的器材使用碳纤维材料可以在原来的基础上减轻30%到40%的重量。

　　二、比强度和比模量高

比强度是指材料的拉伸强度与密度之比比模量是指弹性模量和密度之间的比值，碳纤维材料比强度和比模量高，充分说明其具有轻质的特点，比模量一般是其他材料的1.3倍到12.3倍之间，将其应用于很多领域，能够解决很多传统材料无法解决的问题。

　　三、设计上的先进性

碳纤维材料具有较强的各向异性给材料设计提供多种可能，并且宽范围的铺层取向为设计提供更为广阔的空间。

　　四、碳纤维材料具有良好的抗疲劳特性

疲劳破坏是指材料在大小和方向随时间发生周期性变化，在载荷(即交变载荷)作用下产生裂纹和断裂的现象。碳纤维复合材料中含有较多的碳纤维和树脂基体界面,能有效防止裂纹的扩展和产生。

　　五、具有较好的抗震性能

碳纤维复合材料具有较高的固有频率能够吸收大量的振动能量，这一点尤其在汽车和轨道交通车辆上得到很好的应用。

　　六、高温性能好

铝合金最高的承受能力是400℃，而碳纤维复合材料在400℃时强度和弹性模量几乎无变化,因此其最高承受能力远远高于400℃。

　　七、较高的破损安全性

因为碳纤维材料已经是超静定体系，其受到破坏需要经过基体损伤、开裂、界面脱粘纤维断裂等一系列过程。即使因为过载而造成少量的纤维断裂，也会传递到其他纤维材料上不会造成整个构件损坏的情况。

　　八、易于大面积整体成形

碳纤维材料的树脂基体是高分子材料，虽然成型较难，但是一旦确定好生产工艺，其成型过程较其他材料简单。并且碳纤维材料形成的构件可以整体固化成形，减少零部件生产数量，保证构件的整体性和安全性，节省工时和工序也能够大大降低成本。

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