碳材料科学与技术：第三章－高性能炭纤维及其复合材料－碳纤维复合材料

1、1 第三讲第三讲 碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料 第三章第三章 高性能碳纤维高性能碳纤维 及复合材料及复合材料 力学、物理性能除了由力学、物理性能除了由 纤维、基体的种类和含纤维、基体的种类和含 量而定外，还与纤维的量而定外，还与纤维的 排列方向、铺层序列等排列方向、铺层序列等 有关；有关； 可根据工程结构的载荷可根据工程结构的载荷 分布及使用条件的不同，分布及使用条件的不同， 选择相应的材料及铺层选择相应的材料及铺层 设计来满足既定的要求。设计来满足既定的要求。 将纤维沿受力方向排列，并将压力转化成拉力将纤维沿受力方向排列，并将压力转化成拉力 （1 1）耐高温性、耐烧蚀性好碳）耐高温性

2、、耐烧蚀性好碳/ /碳、碳碳、碳/ /陶陶 （2）良好的摩擦性能）良好的摩擦性能碳碳/碳碳 制动用的制动用的2DC/C2DC/C复合材料的特性复合材料的特性 性能性能C/CC/C复合材料复合材料铸铁（铸铁（FC20FC20） 密度（密度（kg/mkg/m3 3）17001700190019007200720073007300 融点（融点（K K）30803080（升华）（升华）18001800（FeFe） 拉伸强度（拉伸强度（MPaMPa）7070100100195195245245 弯曲强度（弯曲强度（MPaMPa）120120150150370370460460 冲击强度（冲击强度（J/c

3、mJ/cm）3 37 72 25 5 比热比热kJ/(kgkJ/(kgK)(1000)K)(1000)2.02.00.70.7 热导率热导率W/(mW/(mK)(24C)K)(24C)100()100() 10()10() 50505454 热膨胀系数（热膨胀系数（1010-6 -6/K /K）(24(241000C)1000C)-0.4-0.41.0()1.0() 6.26.28.2()8.2() 10101515 摩擦系数（摩擦系数（C/CC/C对对C/CC/C） (C/C(C/C对对F/C)F/C) 0.10.10.60.6 0.10.10.20.2 （3）优良的耐腐蚀性碳）优良的耐腐蚀

4、性碳/树脂树脂 （4）有特殊热学、电学、磁学特性）有特殊热学、电学、磁学特性 多相复合多相复合 重量轻、强度高、模量大重量轻、强度高、模量大 l/，E/E/ l结构材料的减重，用最轻重量获得最大结构材料的减重，用最轻重量获得最大 强度或模量强度或模量 1979，completed the 35.8 km (22.2 mi) crossing over English Channel in 2 hours and 49 minutes, achieving a top speed of 29 km/h 20092009年，上海毛一青乘坐在年，上海毛一青乘坐在“墨子号墨子号”人力飞机试飞成功，翼展

5、人力飞机试飞成功，翼展27.427.4 米，全长米，全长6.86.8米，空机重米，空机重4242公斤，能坐一个体重轻于公斤，能坐一个体重轻于6565公斤的人。公斤的人。 l疲劳破坏有预兆；界面疲劳破坏有预兆；界面 l疲劳极限疲劳极限/ /静极限强度的百分比高（静极限强度的百分比高（S-NS-N） l大量独立的纤维大量独立的纤维- -静不定体系静不定体系 复合材料与金属材料疲劳损伤增长比较复合材料与金属材料疲劳损伤增长比较 可根据制品的使用条件、性能要求选择原材可根据制品的使用条件、性能要求选择原材 料（纤维、树脂）料（纤维、树脂） 可根据制品的形状、大小、数量选择加工成型可根据制品的形状、大小

6、、数量选择加工成型 方法方法 材料、结构的制备在同一工艺过程完成即可整材料、结构的制备在同一工艺过程完成即可整 体成型，减少装配零件的数量，节省工时、节体成型，减少装配零件的数量，节省工时、节 省材料、减轻重量省材料、减轻重量 第一节第一节 碳纤维的表面处理碳纤维的表面处理 （1）在碳纤维表面产生官能团或界面层，增强与基体的复）在碳纤维表面产生官能团或界面层，增强与基体的复 合作用合作用 （2）去除碳纤维表面浮碳，避免与基体虚假结合）去除碳纤维表面浮碳，避免与基体虚假结合 （3）适当刻蚀纤维表面，使其在与基体复合时产生物理嵌）适当刻蚀纤维表面，使其在与基体复合时产生物理嵌 合作用合作用 评价标

7、准：层间剪切强度（评价标准：层间剪切强度（IL-SS） 一根一根T300T300碳纤碳纤 维维/648/648环氧层剪环氧层剪 切破坏界面基体切破坏界面基体 的清晰剪切带的清晰剪切带 未表面处理碳纤维的比表面积很低未表面处理碳纤维的比表面积很低 一根与碳纤维等直径的光滑圆柱体的比表面积为0.325m2/g 碳纤维的表面官能团碳纤维的表面官能团 商业表面处理与未处理碳纤维的表面官能团商业表面处理与未处理碳纤维的表面官能团 表面处理后比表面积增加幅度很小，但表面含氧官能团大大增加表面处理后比表面积增加幅度很小，但表面含氧官能团大大增加 碳纤维与石墨纤维表面性质不同，官能团的种类也不一样碳纤维与石墨

8、纤维表面性质不同，官能团的种类也不一样 TreatmentImprovement in IL-SS(%) 气相氧化（空气、臭氧、等离子体） 适于与聚合物复合 1015 液相氧化（硝酸、硫酸、阳极氧化） 适于与聚合物复合 100200 聚合物接枝 适于与聚合物复合 80100 表面晶须化 适于与金属、陶瓷复合 200300 裂解碳包覆 适于与碳、陶瓷、金属复合 60100 。 。 炭纤维炭纤维 表面处理炉表面处理炉 气体出口气体出口 臭氧入口臭氧入口 空气空气/ /臭氧臭氧 臭氧发生器臭氧发生器 干燥器干燥器 氧气空气氧气空气 浸胶槽浸胶槽 收丝机收丝机 250250 1.气相氧化法气相氧化法

9、反应介质：空气、氧气、臭氧等反应介质：空气、氧气、臭氧等 温度：温度： 350-600350-600 反应时间：反应时间：30s30s2h2h 优点：优点： 设备简单，易和设备简单，易和CFCF生产线相衔接。生产线相衔接。 缺点：（缺点：（1 1）氧化反应剧烈，难以控制，纤维的抗拉强）氧化反应剧烈，难以控制，纤维的抗拉强 度有一定程度的降低；度有一定程度的降低； （2 2）处理的效果往往难以重现。）处理的效果往往难以重现。 不同碳纤维在空气中的氧化行为不同碳纤维在空气中的氧化行为 中间相沥青中间相沥青 基碳纤维基碳纤维 氧化条件氧化条件 温度（温度（）时间（时间（h h）失重（）失重（） P-

10、55P-55 316316 0 00 0 50500.190.19 1991990.250.25 100810080.340.34 375375 50500.320.32 100910090.760.76 43043050500.660.66 聚丙烯腈碳聚丙烯腈碳 纤维纤维 氧化条件氧化条件 温度（温度（）时间（时间（h h）失重（失重（% %） T-300T-300 (1982)(1982) 316316 0 00 0 50500.230.23 1991991.261.26 1008100825.325.3 37537550502.932.93 430430505057.357.3 在空气中

11、氧化对在空气中氧化对PANPAN碳纤维力学性能的影响碳纤维力学性能的影响 用沥青涂层后在空气里氧化用沥青涂层后在空气里氧化在空气中氧化在空气中氧化 高温短时间有利于提高碳纤维的力学性能表面 处理尽可能在纤维表面，尽可能避免扩散到纤 维内部。 2. 液相氧化法液相氧化法 （1）液相氧化介质）液相氧化介质 常用氧化剂有硝酸、硫酸、过氧化氢、高锰酸盐、氯 酸盐次氯酸盐、过硫酸盐。 0 1 2 3 4 50 1 2 3 4 5 3.03.0 2.52.5 2.02.0 1.51.5 拉伸强度拉伸强度 10103 3(MPa)(MPa) 时间时间( (小时小时) ) 硝酸硝酸 开始时开始时: :消除了表

12、面裂纹使裂纹尖端钝化消除了表面裂纹使裂纹尖端钝化 时间长时间长: :表面刻蚀表面刻蚀, ,强度下降强度下降 优点: l效果比气相氧化法好,条件适当时复合 材料的剪切强度可增加1.0倍以上,而纤 维强度仅略有降低; l只氧化纤维的表面. 缺点: l多为间歇式操作,处理时间长,处理过程 中纤维的洗净也很重要; l操作复杂,难以和CF生产线相衔接. （2）电化学氧化法电化学氧化法 特点：特点：处理条件缓和，反应易于控制，操作简便迅速， 并可直接连接在生产线上，适于工业化生产，能够方 便快捷地调整工艺条件。 原理：原理：碳纤维作为阳极，在碳纤维表面电解水产生原子 态氧具有很强的氧化性，将碳纤维表面氧化

13、。 （1）（2）（3） （4） 碳纤维阳极氧化示意图碳纤维阳极氧化示意图 （1）电解槽，（2）电极，（3）水洗槽，（4）干燥炉 碳纤维失重率随电量的变化碳纤维失重率随电量的变化 （1 1）氧化引起碳的流失）氧化引起碳的流失 （2 2）初期碳的流失较快，可能是浮碳流失和非晶部分较容易被氧化，中间）初期碳的流失较快，可能是浮碳流失和非晶部分较容易被氧化，中间 一定阶段失重减缓，是剩下的微晶难以氧化的缘故，到后期失重加快是由一定阶段失重减缓，是剩下的微晶难以氧化的缘故，到后期失重加快是由 于孔隙增大，反应面积增大。于孔隙增大，反应面积增大。 碳纤维表面酸性官能团总量随电量的变化碳纤维表面酸性官能团总

14、量随电量的变化 电解液对酸性官能团总量的影响电解液对酸性官能团总量的影响 硝酸钾与硫酸钠对比，在前者中较容易产生酸性官能团，原因可能与原子氧硝酸钾与硫酸钠对比，在前者中较容易产生酸性官能团，原因可能与原子氧 （氧自由基）的存活时间有关，同样的电量（即氧量）下氧自由基存活时间越长，（氧自由基）的存活时间有关，同样的电量（即氧量）下氧自由基存活时间越长， 氧化作用越明显。氧化作用越明显。 1C为6.251018个电 子的电量，1000C为 1.0410-2mol,即 10000mol。1000C 时酸性官能团总量 为250 mol，氧的 利用率为2.5%。 电化学处理后用电化学处理后用XPSXPS

15、分析表面官能团的变化分析表面官能团的变化X射线光电子能谱（射线光电子能谱（XPS）可以分析近表皮碳纤维中各种官能团的相对含量）可以分析近表皮碳纤维中各种官能团的相对含量 分析表明，分析表明，PAN基碳纤维，电量为基碳纤维，电量为1060C/g时产生官能团较明显。时产生官能团较明显。 50nm r Contrastive study of anodic oxidation on carbon fibers and graphite fibers The relationship between charge density and the square of the radius. Data a

16、re fitted with a linear function. The dynamic process of wetting. The change tendency of single fiber strength versus the extent of electro- chemical oxidation. Interfacial shear stress derived along the fiber/droplet system. Data calculated using a force balance. 3. 3. 表面涂层法表面涂层法 （1 1） 聚合物涂层聚合物涂层 （

17、2 2） 溶液还原法溶液还原法 （3 3） 化学气相沉积法化学气相沉积法 3.1 聚合物表面涂层 （1）上浆 在碳纤维表面处理后在表面涂附一层高分子材料 ，用以保护新产生的官能团，一般用于聚合物基复合 材料，涂层高分子根据基体树脂而定，总量控制在 0.5-1.5%。 电聚合接枝还可用苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共电聚合接枝还可用苯乙烯马来酸酐、甲基乙烯醚马来酸酐、乙烯丙烯酸共 聚物和聚物和-烯烃马来酸酐等。它们在碳纤维表面电聚合或接枝上的膜属于热塑烯烃马来酸酐等。它们在碳纤维表面电聚合或接枝上的膜属于热塑 性聚合物，耐高温性能差，因而所制复合材料的高温层间剪切强度和湿态层间性

18、聚合物，耐高温性能差，因而所制复合材料的高温层间剪切强度和湿态层间 剪切强度有不同程度下降，需进一步进行实用性研究。剪切强度有不同程度下降，需进一步进行实用性研究。 H2OOH + H + + E- 2OH H2OO+ 2O O2 电解水电解水 羧基聚合物的接枝羧基聚合物的接枝 O- O -e O O O O +CO2 2 （2）碳纤维表面电聚合涂层 3.2 溶液涂层法 （1）化学还原法在碳纤维表面涂渡金属 （2）表面电镀金属 碳纤维表面电镀金属示意图碳纤维表面电镀金属示意图 3.3 3.3 化学气相沉积渡层化学气相沉积渡层 l热分解反应热分解反应 CHCH4 4C + 2HC + 2H2 2

19、 l氢还原反应氢还原反应 SiClSiCl4 4 + H + H2 2 SiSi + 4HCl + 4HCl l复合反应复合反应 3SiCl3SiCl4 4 + 4NH + 4NH3 3 SiSi3 3N N4 4 + 12HCl + 12HCl l与基体的反应与基体的反应 SiClSiCl4 4 + 2H + 2H2 2 + C( + C( 基体基体) ) SiCSiC + 4HCl + 4HCl 碳纤维表面包覆碳纤维表面包覆SiCSiC颗粒颗粒 载气载气SiClSiCl3 3CHCH3 3H2H2：a untreateda untreated，b Xb XH2 H2=0, =0, c XH

20、2=0.5，d XH2=0.8, 第二节第二节 碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料 一、碳纤维增强树脂复合材料一、碳纤维增强树脂复合材料 1. 常用增强纤维常用增强纤维 纤维品种纤维品种 拉伸模量拉伸模量 GPaGPa 拉伸强度拉伸强度 MPaMPa 断裂伸长率断裂伸长率 密度密度 g/cmg/cm3 3 纤维直径纤维直径 mm 碳纤维碳纤维 T300T300230230353035301.501.501.761.767 7 T700ST700S230230490049002.102.101.801.807 7 IM6IM6300300510051001.751.751.751.755 5

21、IM7IM7300300540054001.851.851.801.805 5 T800HT800H294294549054901.901.901.811.815 5 芳纶芳纶 Kevler49Kevler49130130362036202.62.61.441.441212 Kevler149Kevler149185185350035002.02.01.471.471212 S S玻璃纤维玻璃纤维8686450045004.54.52.492.498 81414 硼（硼（W W）纤维）纤维4004003800380010102.502.50100100200200 2. 2. 常用树脂常用树脂

22、 树脂基体树脂基体 热固性树脂热固性树脂 环氧环氧 双马来酰亚胺双马来酰亚胺聚酰亚胺聚酰亚胺酚醛酚醛 120120固化固化180180固化固化 使用温度使用温度 （） -55-5582 82 -55-55105 105 -55-55120 120 -60-60177 177 -60-60232 232 -60-60250 250 短期达短期达315 315 -55-55140 140 -55-55177 177 -55-55260 260 树脂基体树脂基体 热塑性树脂热塑性树脂 聚醚醚酮聚醚醚酮聚苯硫醚聚苯硫醚聚醚砜聚醚砜聚砜聚砜 使用温度使用温度 （） 250 250 200 200 180

23、 180 170 170 各类树脂基体的使用温度范围各类树脂基体的使用温度范围 （1 1）环氧树脂基体）环氧树脂基体 环氧树脂是最早用于飞机结构复合材料的树脂基体，而且至今在 飞机结构复合材料中，仍占主导地位。环氧树脂基体的性能特 点有： 材料品种多，不同的固化剂和促进剂可获得从室温到180的固化 温度范围，加压带宽，使用温度：干态为80120，湿态可达 100； 与各种纤维匹配性好； 耐湿热性能较好，增韧环氧的韧性好，CAI值可高达300MPa以上； 成形工艺性优良（铺覆性好、树脂粘度适中、流动性好），固化 时间2h左右，适合大构件整体共固化成形，预浸料贮存期长达 26个月； 机械加工性、制

24、孔、切削性良好； 易维护、修理； 价格便宜。 （2 2）双马来酰亚胺树脂基体）双马来酰亚胺树脂基体 双马来酰亚胺树脂基体（BMI,双马树脂）是适应新一代战 斗机对复合材料树脂基体提出的使用温度达200，且在130- 150湿热环境条件下具有较高的强度和模量保持率要求，而 开发研制的改性双马来酰亚胺树脂。 双马树脂与环氧树脂相比，主要表现为使用温度高（150- 230）、耐湿热性能优越；不足之处是工艺性不如环氧树脂 （BMI预浸料的铺覆性和粘性差一些）；固化温度高（185 开始固化并要求200-300的后处理），固化时间总计长达6h 以上；贮存期短（室温下贮存期一般只有15-21天）；此外， 使

25、用中BMI复合材料构件易发生分层。 （3 3）聚酰亚胺树脂基体）聚酰亚胺树脂基体 聚酰亚胺树脂是一种芳香杂环新型树脂，耐高温（可在 250300长期使用，350短期使用）、耐辐射、电性能 较好，但其成形温度与成形压力高，韧性差，呈脆性给制件 成形带来困难。聚酰亚胺复合材料适合制作耐热结构材料， 如飞机发动机尾喷口区域的热端零件等。 复合材料复合材料 T300/5208AS4/3501AS4/8552IM7/977-1T800/5245 C IM7/5250- 4 （供货时间）（供货时间） 树脂体系树脂体系 固化温度（固化温度（） 使用温度（干态）（使用温度（干态）（） (1972) 环氧环氧

26、177 130 环氧环氧 177 130 改性环氧改性环氧 177 140 韧性环氧韧性环氧 177 140 （1981） 改性双马改性双马 177 170 （1991） 韧性双马韧性双马 227 220 0 0拉伸拉伸 强度（强度（MPa） 模量（模量（GPa） 1495 180 1165 128 2100 140 2770 155 2400 154 2500 165 0 0压缩压缩 强度（强度（MPa） 模量（模量（GPa） 1495 158 1060 128 16501490 1500 152 1310 159 飞机使用的复合材料性能飞机使用的复合材料性能 3.3. 复合工艺复合工艺 （

27、1 1）铺层结构复合材料）铺层结构复合材料 结构类型结构类型使用部位使用部位共固化工艺共固化工艺 共固化加筋结构共固化加筋结构翼面壁板、机身壁板、舱门翼面壁板、机身壁板、舱门整体共固化整体共固化 共固化盒装结构共固化盒装结构多墙结构垂尾、机身上、下壁多墙结构垂尾、机身上、下壁整体共固化或胶接共固化整体共固化或胶接共固化 共固化夹层结构共固化夹层结构机身壁板、操纵舵面、各类口盖机身壁板、操纵舵面、各类口盖胶接共固化或整体共固化胶接共固化或整体共固化 （2 2）压力容器与管材）压力容器与管材 一个旋转轴往复递进一个旋转轴往复递进 两个旋转轴，处于一个平面上两个旋转轴，处于一个平面上 缠绕设备组成：

28、 树脂槽、纤维束展开装置、芯模、控制 系统、固化和脱模设备等。 适合制备的构件： 管、圆柱形压力容器：火箭发射管、飞 机副油箱、发动机短舱和帽罩、火箭发 动机机匣等。 （3 3）拉挤成型）拉挤成型 l连续生产固定截面型材的成型方法。主要过连续生产固定截面型材的成型方法。主要过 程是将浸有树脂的纤维连续通过一定型面的程是将浸有树脂的纤维连续通过一定型面的 加热口模，挤出多余树脂，在牵引条件下进加热口模，挤出多余树脂，在牵引条件下进 行固化。行固化。 l拉挤成型机由纱架、集纱器、浸胶装置、成拉挤成型机由纱架、集纱器、浸胶装置、成 型模腔、牵引机构、切割机构和操作控制系型模腔、牵引机构、切割机构和操

29、作控制系 统组成。统组成。 碳纤维拉挤成型应用： 抽油杆 电缆加强芯 钓鱼竿 桥梁索 二、碳纤维增强碳基体复合材料 1. 1. 制备工艺制备工艺 C/CC/C复合材料制造工艺流程示意图复合材料制造工艺流程示意图 碳纤维碳纤维 UDUD，ZDZD预浸物预浸物 FWFW3-D,n-D3-D,n-D织物织物 预成形体预成形体 碳化的碳化的C/CC/C 石墨化的石墨化的C/CC/C 浸渍、碳化；浸渍、碳化；CVDCVD 高密度化处理再浸渍，高密度化处理再浸渍， 再碳化，再碳化，CVDCVD 2. 纤维和浸渍剂的选择 （1）纤维的选择 强度、模量 不同纤维， 热膨胀率不同 （2）浸渍剂 选择原则：选择原

30、则： l残炭率高 l与纤维具有很好的相容性 l流变性好 l纯度高（金属、无机杂质） 常用浸渍剂常用浸渍剂： 呋喃、酚醛、糠酮等热固性树脂 沥青 浸渍剂在碳化过程中的形态变化浸渍剂在碳化过程中的形态变化 3. 浸渍与碳化工艺 致密化次数与体密度、弯曲强度的关系致密化次数与体密度、弯曲强度的关系 （基体为含（基体为含1010硫的煤沥青，碳纤维为硫的煤沥青，碳纤维为PANPAN基基HMHM型）型） 浸渍压力与树脂粘度浸渍压力与树脂粘度加压炭化与收率关加压炭化与收率关系系 4. 4. 抗氧化涂层抗氧化涂层 C/CC/C复合材料抗氧化涂层效果复合材料抗氧化涂层效果 以比碳更易氧化的物质做涂层，氧化后在高

31、温下熔融形成液膜，阻止氧的以比碳更易氧化的物质做涂层，氧化后在高温下熔融形成液膜，阻止氧的 进一步进入，从而达到抗氧化的目的。进一步进入，从而达到抗氧化的目的。 三、碳纤维增强金属 1. 1. 制备工艺制备工艺 基体金属基体金属 增强纤维增强纤维表面涂层表面涂层预成形预成形预成形排列、叠层预成形排列、叠层复合成形复合成形二次加工二次加工制品制品 压接法压接法 热压热压 滚压滚压 粉末粉末 冶金冶金 HIPHIP 挤压挤压 粉末浇铸粉末浇铸 熔浸法熔浸法 熔融渗透熔融渗透 拉伸铸造拉伸铸造 加压凝固加压凝固 连续铸造连续铸造 箔片箔片 冶金冶金 熔压熔压 扩散接合扩散接合 单纤维单纤维 束丝，纱

32、束丝，纱 织物织物 短纤维短纤维 晶须晶须 CVDCVD PVDPVD 电镀法电镀法 无电解镀法无电解镀法 置换法置换法 热解沉积热解沉积 坯片材（带）坯片材（带） 喷镀丝（带）喷镀丝（带） 融浸丝融浸丝 PVDPVD片材片材 镀层丝镀层丝 机加工机加工 高能加工高能加工 机械接合机械接合 扩散接合扩散接合 硬焊硬焊 粘接粘接 碳纤维表面涂层方法及效果碳纤维表面涂层方法及效果 涂层物涂层物涂层方法涂层方法说明及复合效果说明及复合效果 NiNi电镀电镀700700加压浸，生成碳化物，加压浸，生成碳化物，FRMFRM强度低强度低 NiNi无电解镀无电解镀连续处理纤维，强度为连续处理纤维，强度为RO

33、MROM的的6060左右左右 AgAg电镀电镀不良不良 CuCu电镀电镀700700加压浸，强度低加压浸，强度低 CuCu电镀电镀700700加压短时间浸，强度为加压短时间浸，强度为ROMROM的的7575 TaTaCVDCVD11001100溶浸，溶浸，ROMROM的的9090 B B4 4C CCVDCVD真空铸造，浸润不良，强度低真空铸造，浸润不良，强度低 B BCVDCVD真空铸造，浸润不良，强度低真空铸造，浸润不良，强度低 SiSiCVDCVD润湿性良好润湿性良好 TiCTiCCVDCVD浸渍不良浸渍不良 ZrCZrCCVDCVD不浸渍不浸渍 Ti+BTi+BCVDCVD浸渍良好，浸

34、渍良好，ROMROM的的9595100%100% Na,Zn,MgNa,Zn,Mg熔融金属浴熔融金属浴浸渍良好，浸渍良好，ROMROM的的9595100%100% 金金 属属 与与 碳碳 反反 应应 界界 面面 不不 良良 复复 合合 课后查铝或铝合金的相课后查铝或铝合金的相 关数据进行对比关数据进行对比 单向碳纤维铝基复合材料（单向碳纤维铝基复合材料（CFRALCFRAL）的性能）的性能 性能性能CFRALCFRAL（M40M40） 纤维含量（纤维含量（V V）7070 密度（密度（g/cmg/cm3 3）2.12.1 0 0拉伸强度（拉伸强度（GPaGPa）1.421.42 杨氏模量（杨氏

35、模量（GPaGPa）245.1245.1 断裂伸长（断裂伸长（% %）0.50.5 0 0弯曲强度（弯曲强度（GPaGPa）1.321.32 弯曲模量（弯曲模量（GPaGPa）225.5225.5 9090弯曲强度度弯曲强度度（GPaGPa）0.0390.039 ILSS(ILSS(MPaMPa) )49.049.0 硬度（硬度（HBRHBR）4545 冲击值（冲击值（kgkgm/cmm/cm）0.800.80 0 0热膨胀系数热膨胀系数（1010-6 -6/ /）0.20.2 9090（1010-6 -6/ /）18.018.0 0 0热导率热导率kcal/(mkcal/(mh h/)/)56.956.9 9090kcal/(mkcal/(mh h/)/)16.516.5 学位论文