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碳纤维和碳纤维复合材料有什么不同?

所属分类:技术支持 | 浏览次数:0 | 发布日期:2022-04-16 09:12:56

碳纤维是指一根根的碳纤维丝束,而碳纤维增强复合材料,是很多碳纤维丝束按照一定的方向排布,然后将它们与树脂、陶瓷、金属等基体混合连接在一起。

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碳纤维更像布料,可以弯折,可以卷成一卷。而在碳纤维复合材料的应用中,纤维的排布既可以是单一方向的,也可以是多方向交叉叠加的。例如在一些碳纤维制品上我们常会看到的斜纹和平纹。

碳纤维的分布密度会对碳纤维复合材料的性能产生直接影响。简单说,纤维越密,单位体积内的纤维越多,沿纤维方向的强度就越高;反之,纤维越疏,单位体积内的纤维越少,碳纤维材料的强度也就越低。

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同样是金属材料,铜的韧性虽然比钢材好,但是强度却明显不如钢材,铝合金的塑性好,强度接近甚至超过不锈钢。再比如同样的纤维复合材料,碳纤维 CFRP 的强度要明显高于玻璃纤维 GFRP,但是碳纤维的韧性要差一些。就拿碳纤维和我们常见的钢材来说,碳纤维的强度在400MPa-800MPa左右,而普通钢材的强度为200MPa到500MPa,并没有达到数倍乃至十倍。

事实上,对于大多数碳纤维复合材料来说,测试的强度虽然可能比钢材要好很多,但并没有达到天差地别的程度。我们可以比较一下一般的碳纤维和一般的钢材。比如说,我们可以看一下强度和断裂能量的对比。简单说,我们用不同材料做成相同大小的筷子一样的圆柱体。所谓强度就是拉断这根筷子所需要的力,而所谓断裂能量就是用一个大铁锤砸断这根筷子所需要的能量,一定程度上体现的就是材料的抗冲击能力。

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