碳纖維復合材料在機床上的應用

❶ 碳纖維在復合材料中應用很廣泛，具體都在哪些方面有應用

復合材料的用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標志。
復合材料的興起豐富了現代材料家族。尤其是具備高強度、高模量、低比重碳纖維增強復合材料的出現，使其成為各類軍民裝備重要的候選材料之一。
美國國防部在2025年國防材料發展預測中提到，只有復合材料能夠將強度、模量和耐高溫的指標在現有基礎上同時提高25%以上。
正是如此，復合材料正成為航空以及國防裝備的關鍵材料。
一、航空航天領域
纖維增強復合材料在飛機上的應用最早可以追溯到30年前，美國海軍F-14和空軍F-15戰斗機尾翼部分採用硼纖維環氧樹脂材料。在這之後，人們發現了碳纖維復合材料的優異性能，開始逐漸應用在軍隊及運輸機上。
碳纖維復合材料首次被應用在飛機上，主要是一些二級結構，包括整流罩、控制儀表盤和小的機艙門。但隨著工藝技術的進步，碳纖維復合材料也逐漸被用於機翼、機身等其它部分。
航天工業之所以選擇使用碳纖維復合材料，不僅是因為這種材料能夠減輕機身重量，同時其具備耐腐蝕、抗疲勞等優良特性。但是與傳統金屬材料相比，碳纖維復合材料由於成本過高仍然未被廣泛應用。
二、汽車工業
碳纖維復合材料的材料性能及發展趨勢順應了汽車工業輕量化的發展需求，特別是隨著新能源汽車的發展，碳纖維復合材料在汽車上將得到越來越廣泛的應用。
鑒於碳纖維復合材料具備的優異性能，目前已經逐漸開始被應用到國外汽車內外飾、底盤以及電器元件當中。
未來，碳纖維復合材料以及熱塑性復合材料等在汽車工業上的應用將替代傳統的金屬零部件。
三、海洋船舶
上世紀40年代，美國海軍首次將碳纖維復合材料用於船舶建造。得益於它在海水環境中表現出的優異性能，在海洋船舶中的應用非常廣泛。
復合材料優異舒適性的設計理念和無縫船體的優勢進一步推動了各種復合材料船舶的開發。
近年來，碳纖維復合材料在船隻上的使用不斷增加，主要包括船殼、地板、甲板、艙壁，以及管道系統、油箱等上層建築。
碳纖維復合材料的應用不僅降低了製造和維修成本，改善外觀，還可以減輕噸位，提高安全性。
四、風力發電
在風力發電領域，復合材料是製造風力發電葉片及其它重要結構部件的主要材料，葉片90%以上重量由復合材料組成，能夠滿足開發大型化、輕量化、高性能、低成本的發電葉片的要求。
隨著大絲束碳纖維的廣泛應用，碳纖維價格的不斷降低，碳纖維在大型葉片中的應用已成為一種趨勢。
未來風力發電葉片製造中，碳纖維代替部分玻璃纖維應用於葉片、且用量逐步增加是高性能碳纖維復合材料發展的必然結果。
體育用品

目前，碳纖維增強復合材料在體育器材領域已形成了較大的市場。
隨著體育運動對運動器材越來越苛刻的要求，將碳纖維增強復合材料運用到體育用品中來是21世紀體育器材的一大趨勢。

❷ 碳纖維復合材料成型方法及工藝

復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上，也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。希望能夠給大家帶來幫助。

一、碳纖維復合材料的成型方法

1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後使多餘的膠液溢出來，然後高溫固化成型，脫膜後成品就出來了，這種方法最適合用來製作汽車零件。

22、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層，或是以便鋪層一邊刷上樹脂，再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度，被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀，這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。

33、真空袋熱壓法。在模具山疊層，並覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，並在熱壓灌中固化。

44、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱體和空心器皿。

55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然後在爐子里固化成型。這種方法簡單，適用於制備棒狀、管狀零件。

二、碳纖維復合材料成型工藝

1.手糊成型：

在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到需要的厚度後，成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天，手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低，製品強度不高，而且主要依賴於人工，質量不穩定，生產效率很低。

2.噴射成型：

屬於手糊工藝低壓成型中的一類，使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠錕按壓，然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝，在工作效率方面有一定程度的提高，用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。

3.層壓成型：

將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化，這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能，進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但是設備一次性投資大。

4.纏繞成型：

將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。

5.拉擠成型：

將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。

6.液態成型：

將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，既減少了工藝過程中的能量消耗，又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用，必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前的應用還不是很廣。

7.真空熱壓罐：

將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。

8.真空導入：

簡稱VIP，在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，讓樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。

總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。

❸ 碳纖維有什麼優缺點，可以應用到什麼領域

碳纖維復合材料在汽車領域的應用主要是在汽車剎車片、汽車傳動軸、緩沖器、車身、汽車內飾以及發動機零件等，可有效降低汽車自重並提高汽車性能。
1、成本太高

與鈦合金相比，碳纖維復合材料車用部件的價格有過之而無不及，一些常見碳纖維車用部件的價格可能是傳統材料的好幾倍，而較大尺寸的碳纖維車用部件價格甚至超過萬元。這主要是因為部分碳纖維部件的製作過程需要很多的手工，並且報廢率很高，造成成本的大量上升。

2、變形幾乎無法修復

這也是碳纖維單體殼車身無法大規模鋪開的重要因素。由於碳纖維復合材料並不具備金屬材料的延展性，所以一旦出現了由外力導致的形變，也就意味著碳纖維單體殼車身內部的碳纖維已經出現了斷裂或者是層間樹脂脫層。而斷裂的碳纖維以及脫層的樹脂是無論如何也不可能接起來的，那麼碳纖維單體殼車身只能報廢。相比之下，裂紋還可以補上幾層碳纖維進行修復。
3、碳纖維單體殼車身結構設計復雜

一般來說，框架式的車身在設計時，只需要對車身整體進行結構設計，因為金屬材料有著各項同性的材料特性。顧名思義，各項同性的意思就是指物體內部的物理、化學等性質不會因為方向的不同而有所變化，即某一物體在不同的方向所測出的性能數值完全相同。就比如說同一塊鋼板，性能放在哪都是一樣的。那麼在設計過程中，金屬材料只需要考慮一個方向就可以。以常用的楊氏模量、泊松比、剪切模量等參數來看，只需要運用一次就可以完成計算。但是碳纖維復合材料就不是這么個情況，碳纖維復合材料的特性是各項異性。

4、碳纖維材料的壽命短

當然碳纖維本身是沒有問題的，問題是出在作為復合材料基體樹脂上。樹脂的耐久性要弱於金屬。光老化、高低溫、酸鹼性都會加速其老化過程，繼而產生發黃、龜裂、發脆等問題。這個道理和咱們總會遇到的普通塑料零件的老化是一樣的。

❹ 復合材料的主要應用領域

復合材料的主要應用領域有：①航空航天領域。由於復合材料熱穩定性好，比強度、比剛度內高，可用於制容造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的殼體、發動機殼體、太空梭結構件等。②汽車工業。由於復合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低雜訊、抗疲勞性能好，損傷後易修理，便於整體成形，故可用於製造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。③化工、紡織和機械製造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復合而成的材料，可用於製造化工設備、紡織機、造紙機、復印機、高速機床、精密儀器等。④醫學領域。碳纖維復合材料具有優異的力學性能和不吸收X射線特性，可用於製造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維復合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。此外，復合材料還用於製造體育運動器件和用作建築材料等。

❺ 碳纖維主要應用在哪個方面

20世紀60年代，日本科學家首先用聚丙烯纖維作原料製得了碳纖維。現在，碳纖維一般採用腈綸或粘膠原絲，經加熱、高溫化學處理後製得。

碳纖維的最大優勢是強度高。在無氧的情況下，它的使用溫度可高達1500～2000℃，溫度越高，它就越顯「英雄本色」——堅強不屈，故有「烈火金剛」之美稱。讓我們具體介紹一下吧！

在540℃時，碳纖維的抗拉強度為每平方毫米110～320千克；在1650℃時，它的抗拉強度反而達到180～600千克；不但不減少，反而增加了。即使在3000℃的高溫中，碳纖維仍然能保持原來的狀態。它的另一個優勢是，比重遠比各種金屬輕，因此，碳纖維和金屬、陶瓷熔合而成的復合材料，是製造宇宙飛船、火箭、導彈和高速飛機必不可少的材料。在美國著名的「哥倫比亞」號太空梭上，3個火箭推進器的關鍵部件——噴嘴，以及最先進的MX導彈的發射管，就是用碳纖維復合材料製成的。

另一位「烈火金剛」的原名叫防燃纖維。眾所周知，棉、毛、麻、絲，都經不起火烤。化學纖維熔點不高，也難以防燃。石棉纖維雖能防燃，但材質過硬，穿著不舒服。碳纖維雖能防火，可成本高。一般的防燃服裝，多數是用防火的粘合劑、特種樹脂等，噴塗在織物表面製成。盡管防燃效果不錯，但衣服重量卻增加了好幾倍，穿在身上簡直是活受罪。

那麼，怎樣才能使人們滿意呢？

為了使衣服不怕火，可以用防燃纖維來製作。所謂防燃纖維，是在化纖內部加入阻燃劑而製得的。例如，在普通滌綸中，可添加金屬離子阻燃劑。用防燃化學纖維製成的服裝，既像普通衣服一樣輕盈柔軟，又具有防火的功能，為具有特種需要的人們解除了後顧之憂。這種新穎防燃服裝特別適宜於消防人員。

❻ 碳纖維復合材料的應用有哪些

碳纖維復來合材料的應用領域：
1. 航空航源天，飛機的外殼和內部裝備都可以用碳纖維來完成，同等強度，輕於合金，省燃料。
2. 風力發電，發電機的葉片由碳纖維+玻纖製作，電力環保，未來能源的方向之一。
3. 體育市場，高爾夫球桿身、網羽球拍、登山杖、自行車、滑雪板、溜冰鞋、釣竿、潛水氣瓶等等高檔產品都由碳纖維製作。
4. 汽車配件，外殼、車架、空氣動力學配件、座椅、內飾甚至輪轂都可以由碳纖維製作，同樣屬於高端市場。
5. 建築加固，碳纖維短切絲可以用於混凝土內，加強加固的作用
6. 流行市場，由於碳纖維可以製作出高檔感的外觀，在鞋底、袖扣、皮帶扣、高檔煙酒包裝、電子產品外殼等領域也被青睞，但用量少，都為高檔產品。
7. 音樂領域，提琴、吉他、笛、等樂器以及音箱由碳纖維製作的效果非常令人驚嘆。
8. 其他： 頭盔、滑鼠墊、眼鏡架、三腳架、手錶等領域亦有應用。

❼ 復合材料的應用

復合材料的主要應用領域有：

1、航空航天領域。由於復合材料熱穩定性好，比強度、比剛度高，可用於製造飛機機翼和前機身、衛星天線及其支撐結構、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的 殼體、發動機殼體、太空梭結構件等。

2、汽車工業。由於復合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減振和降低雜訊、抗疲勞性能好，損傷後易修理，便於整體成形，故可用於製造汽車車身、受力構件、傳動軸、發動機架及其內部構件。

3、化工、紡織和機械製造領域。有良好耐蝕性的碳纖維與樹脂基體復合而成的材料，可用於製造化工設備、紡織機、造紙機、復印機、高速機床、精密儀器等。

4、醫學領域。碳纖維復合材料具有優異的力學性能和不吸收X射線特性，可用於製造醫用X光機和矯形支架等。碳纖維復合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環境下穩定性好，也用作生物醫學材料。此外，復合材料還用於製造體育運動器件和用作建築材料等。

(7)碳纖維復合材料在機床上的應用擴展閱讀：

復合材料需滿足以下條件：

1、復合材料必須是人造的，是人們根據需要設計製造的材料。

2、復合材料必須由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組分，以所設計的形式、比例、分布組合而成，各組分之間有明顯的界面存在。

3、它具有結構可設計性，可進行復合結構設計。

4、復合材料不僅保持各組分材料性能的優點，而且通過各組分性能的互補和關聯可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。

❽ 碳纖維材料加工復合材料在航空航天領域中有哪些應用

軍用：國外將碳纖維/環氧和碳纖維/雙馬復合材料應用在戰機機身、主翼、垂尾翼、平版尾翼及蒙皮等部位權，
民用：部件包括：減速板、垂直和水平穩定器(用作油箱)、方向舵、升降舵、副翼、襟翼擾流板、起落架艙門、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上層客艙地板梁、後密封隔框、後壓力艙、後機身、水平尾翼和副翼均採用CFRP製造。繼A340對碳纖維龍骨梁和復合材料後密封框――復合材料用於飛機的密封禁區發起挑戰後，A380又一次對連接機翼與機身主體結構**翼盒新的禁區發起了成功挑戰。

❾ 碳纖維在復合材料中的作用是做什麼材料

碳纖維復合材料，主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，內一容般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等。
結構:主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。
用途：碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。