碳纤维复合材料应用

碳纤维复合材料 1 2 1复合材料定义及其组成定义 复合材料 composites或compositematerial 由两种或两种以上独立组分材料经复合工艺制得的一种多组分材料 增强体 reinforcement 分散相组成基体 matrix 连续相 一复合材料简介 3 在复合材料中 各组分保持原有性质 但彼此能取长补短 相得益彰 使其综合性能更加完善 先进复合材料 AdvancedCompositeMaterial ACM 具有质量轻 强度高 刚性大 耐疲劳和热膨胀系数小等特点 2复合材料特点 4 3复合材料分类 5 常见复合材料 6 碳纤维复合材料分类 碳纤维增强热固性树脂复合材料 CFRTS 碳纤维增强热塑性树脂复合材料 CFRTP 碳纤维增强碳基复合材料 C C 碳纤维增强金属基复合材料 CFRM 碳纤维增强陶瓷基复合材料 CFRC 碳纤维增强橡胶基复合材料 CFRR 碳纤维增强木材复合材料 CFRW 7 二 碳纤维复合材料应用现状 1 军用碳纤维复合材料应用现状2007年上海合作组织军演 直 9是我国最先进的直升飞机 CFCM占机身质量的60 日本OH 1 忍者 直升飞机机身40 采用CFCM美国F 22战机CFCM占35 美国AV 8B军用飞机CFCM占26 使整机减重9 有效载荷比AV 8A增加一倍 8 2 民用飞机波音787中结构材料有近50 使用CFCM 包括机身和机翼20世纪70年代空客A300上CFCM占整机质量的5 2010年问世的A350超宽客机 CFCM使用量占整机的62 目前最大客机A380整机中CFCM占35 40 据统计 波音787 空客A380和A400M三种新型飞机对CFCM年需求量高达3000吨 9 3 工业领域的应用 风力发电据预测 到2020年中国市场将需求超过2 5万台大容量风机 合计需要CFCM30000吨 碳纤维汽车汽车传动轴 发动机罩 上下悬架臂等 石油开采抽油杆 张力腿平台 管材等 10 4 体育休闲羽毛球拍 网球拍 钓鱼竿 高尔夫球杆5 建筑补强 碳纤维复合材料 11 结构性碳纤维复合材料国家工程实验室成立 中航工业航材院 制造所 哈飞 西飞 沈飞 成飞及威海拓展纤维有限公司 北京航空航天大学 南京航空航天大学 中国航天科技集团航天特种材料与工艺研究所和中国航天科技集团公司第四研究院43所十一家科研院所 高等院校和企业组建而成 揭牌仪式于2010年5月28日在中航工业航材院举行 12 三 笔记本发展趋势 笔记本电脑是一种小型 可携带的个人电脑 其销量已完全超过台式电脑 当前发展的趋势是体积越来越小 质量越来越轻 而功能却越发强大 碳纤维强度比现在流行的镁拉丝强度更高 是铝镁合金强度的两倍 质量更轻 而且成型容易 散热效果好 碳纤维笔记本外壳被看作是未来发展的方向 13 四 笔记本外壳现状 1聚碳酸酯 工程塑料 PC ABS PC 优良耐热耐候性 尺寸稳定性和耐冲击性能ABS 优良的加工流动性 耐磨性 染色性 成型加工性 万元以下笔记本电脑中 70 采用的都是以ABS为主的工程塑料优点 成本较低 易于加工 尺寸稳定性好 性价比高缺点 质量较重 散热性不佳 采用最普遍的材质笔记本价格范围 几乎所有 14 2镁铝合金铝占94 35 镁占4 5 锰0 35 铁0 35 锌0 25 锶0 2 镁铝合金的硬度是ABS工程塑料的数倍 但重量仅为塑料的三分之一 而且具有优良的散热能力 镁铝合金材质更适合超轻薄便携本 镁铝合金不耐磨 而且喷过漆的产品容易出现划痕 掉漆等情况 优点 强度高 质量轻 散热好缺点 成本较高 喷漆容易磨损 Delllatitude系列商务本笔记本价格范围 5000 12000 15 3 碳纤维碳纤维材质它既拥有镁铝合金高雅坚固的特性 又有ABS工程塑料的高可塑性 强度和导热能力优于ABS塑料 碳纤维是一种导电材质 可以起到类似金属的屏蔽作用 ABS外壳内表面则需要另外镀一层金属膜来屏蔽 耐磨 优点 散热好 质量轻 韧性好 强度高缺点 成本高 外观单调 索尼的TZ SZ G系列商务本笔记本价格范围 8000 15000 2010年碳纤维笔记本外壳的销量已经达到2400万个 16 4 钛合金钛合金的主要成分也是铝 钛的含量不足3 钛合金与铝镁合金除了掺入金属本身的不同外 最大的分别之处 就是还渗入碳纤维材料 无论散热 强度还是表面质感都优于铝镁合金材质 而且加工性能更好 优点 集所有优点于一身缺点 通过焊接等繁琐的加工程序 十分昂贵 ThinkPadT X系列笔记本笔记本价格范围 13000以上 17 5 皮革皮革本身过软 所以它不能单独用作笔记本的外壳 必须是附着在某种坚硬的材质表面才可以 优点 柔韧性好 手感出色 时尚感强缺点 散热一般 价格较高 华硕F8H585V SL 18 6 竹子竹子本身比较坚固耐久