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高性能碳纤维的性能及其应用

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高性能碳纤维的性能及其应用

高性能碳纤维的性能及其应用

作者:张新元, 何碧霞, 李建利, 张元, Zhang Xinyuan, He Bixia, Li Jianli, Zhang Yuan

作者单位:陕西省纺织科学研究所

刊名:

棉纺织技术

英文刊名:COTTON TEXTILE TECHNOLOGY

年,卷(期):2011,39(4)

被引用次数:36次

参考文献(14条)

1.林红,赵凯,余建华,李建保碳纤维产业发展态势分析[期刊论文]-新材料产业 2007(4)

2.郭慧,黄玉东,刘丽,王磊T300和国产碳纤维本体的力学性能对比及其分析[期刊论文]-宇航学报 2009(5)

3.宋新利碳纤维加固技术[期刊论文]-交通标准化 2009(6)

4.姜永恺高性能纤维的现状及应用[期刊论文]-棉纺织技术 2000(6)

5.徐进,张伟,林洪芹纺织复合材料在风力发电机叶片制造中的应用[期刊论文]-棉纺织技术 2010(5)

6.洪建员,苏海员6839型细纱上销的使用体会[期刊论文]-棉纺织技术 2009(9)

7.陈绍杰聚焦碳纤维[期刊论文]-高科技纤维与应用 2006(1)

8.孟玉竹碳纤维材料及应用[期刊论文]-河北工程技术高等专科学校学报 2008(3)

9.魏光群多轴向经编机铺纬运动的研究[学位论文] 2008

10.蒋高明,顾璐英多轴向经编技术的现状与发展[期刊论文]-纺织导报 2009(8)

11.黄伯云,肖鹏,陈康华复合材料研究新进展[期刊论文]-安顺科技 2007(2)

12.Tang Z X;Postle R Mechanics of Three-Dimensional Braided Structures for Composite Materials Part 1:Fabric Structure and Fiber Volume Fraction 2000(49)

13.Zhou G M;Sun X K;Wang Y Q Muli-Chain Digital Element Analysis in Textile Mechanics 2003(64)

14.魏光群,蒋高明,缪旭红多轴向经编针织物的应用现状与发展展望[期刊论文]-纺织导报 2008(3)

本文读者也读过(2条)

1.侯培民.Hou Peimin我国高性能碳纤维产业化发展[期刊论文]-合成纤维工业2009,32(1)

2.钱伯章.QIAN Bo-zhang国内外碳纤维应用领域、市场需求以及碳纤维产能的进展(3)[期刊论文]-高科技纤维与应用2010,35(2)

引证文献(15条)

1.钟涛生,李小红,付求涯,方晶试验参数对碳纤维铜复合材料性能的影响[期刊论文]-热处理 2015(2)

2.张方超,杨建忠,乔卉,王勇碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望[期刊论文]-合成纤维 2013(06)

3.赵金玲聚丙烯腈基碳纤维的专利申请现状分析[期刊论文]-科技传播 2015(11)

4.戚敏,钱金华21世纪我国碳纤维制造表面处理专利分析[期刊论文]-石油化工技术与经济 2014(01)

5.朱志强,万里鹰,黄基锐,赵兴旺碳纤维及其复合材料的研究进展[期刊论文]-江西化工 2013(02)

6.李剑锋,陈刚,石天圣,江世永,叶泳,何让鹏预应力碳纤维筋损失试验[期刊论文]-山西建筑 2013(18)

7.努兰·苏力坦汗,孙文磊纤维增强材料在风机叶片上的应用[期刊论文]-广州化工 2015(11)

8.谢逸,宋鹏涛,王永宁,孔晶,刘海华碳纤维材料的性能及应用[期刊论文]-科技创新与应用 2013(18)

9.阎迪,郝爱萍功能性防护服及新材料应用[期刊论文]-棉纺织技术 2012(02)

10.王耀楠,朱希洪,王玉记,赵明强磁场实验室建设的探索[期刊论文]-现代科学仪器 2015(02)

11.姚建,田冬梅煤矿专用防护服的研究[期刊论文]-华北科技学院学报 2014(01)

12.刘克杰,朱华兰,彭涛,王凤德无机特种纤维介绍(一)[期刊论文]-合成纤维 2013(05)

13.潘鹏,强利玲,李小兰近期车用纺织品发展现状与展望(续完)[期刊论文]-棉纺织技术 2012(08)

14.潘鹏,强利玲,李小兰近期车用纺织品发展现状与展望(待续)[期刊论文]-棉纺织技术 2012(07)

15.高哲,蒋高明,马丕波,刘水平碳纤维多轴向经编复合材料的应用与发展[期刊论文]-纺织学报 2013(12)

引用本文格式:张新元.何碧霞.李建利.张元.Zhang Xinyuan.He Bixia.Li Jianli.Zhang Yuan高性能碳纤维的性能及其应用[期刊论文]-棉纺织技术 2011(4)

碳纤维的特性及应用

碳纤维的特性及应用 碳纤维是高级复合材料的增强材料,具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点,归纳如下: 一、轻质、高强度、高模量 碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3,碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此,具有高的比强度和比模量,它比绝大多数金属的比强度高7倍以上,比模量为金属的5倍以上。由于这个优点,其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。 二、热膨胀系数小 绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数,室内为负数(-0.5~-1.6)×10-6/K,在200~400℃时为零,在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定,可作为标准衡器具。 三、导热性好 通常无机和有机材料的导热性均较差,但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。 四、耐化学腐蚀性好 从碳纤维的成分可以看出,它几乎是纯碳,而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外,对酸、碱和有机化学药品都很稳定,可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究,随着今后碳纤维的价格不断降低,其应用范围会越来越广。 五、耐磨性好 碳纤维与金属对磨时,很少磨损,用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料,已作为飞机和汽车的刹车片材料。 六、耐高温性能好 碳纤维在400℃以下性能非常稳定,甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性,树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右,陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。 七、突出的阻尼与优良的透声纳 利用这二种特点可作为潜艇的结构材料,如潜艇的声纳导流罩等。 八、高X射线透射率 发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。 九、疲劳强度高 碳纤维的结构稳定,制成的复合材料,经应力疲劳数百万次的循环试验后,其强度保留率仍有60%,而钢材为40%,铝材为30%,而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数,碳纤维复合材料为最低。

全球碳纤维材料知名企业

全球碳纤维材料知名企业——全球碳纤维顶尖企业 东丽公司 东丽公司是一家综合型化工企业,以生产合成纤维为主,是世界最大的碳纤维生产公司,在塑料、复合材料、化工、水处理事业、电子材料、医药、医疗器械等领域在全世界各地展开着广泛的业务。创立日期 1926年1月总销售额 1兆5,460亿日元(2007年3月)员工人数约36,000人(日本国内约16,500人、海外20,100人)关连公司日本国内118家、海外在20个国家和地区有124家,合计238家经营内容(1)综合化学公司:合成纤维、树脂、薄膜、碳纤维、电子材料、医药医疗设备、水处理事业等(2)世界第一的纤维公司:从原料到聚合、纺丝、织布、印染、缝制的一条龙生产业务(3)积极开展的海外事业:为各国的经济发展(技术水平提高、扩大出口、增加就业机会)做贡献 1960年以来,在东南亚3国展开合成纤维一条龙事业、薄膜事业 1980 年以来,在欧美展开纤维、薄膜、碳纤维事业 1990年以来,在中国展开合成纤维的一条龙生产业务、塑料加工事业等 2000年以来,在经济增长地区设立控股管理公司,向地区本部制过渡(4)重视基础研究.基本技术(5)注重安全.防灾.环保及保护地球环境 西格里集团 西格里集团创建于 1992 年,由德国 SIGRI 集团与美国大湖碳素(Great Lakes Carbon)集团合并而成,总部位于德国威斯巴登。西格里集团(SGL Group - The Carbon Company)是全球领先的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整业务链。凭借对原材料透彻深入的了解、精湛的生产技术以及广泛的应用和工程技能,能够为客户提供量身定做的解决方案。通过遍布欧洲、北美和亚洲40 多个生产基地所形成的全球网络,我们与客户更加贴近。 三菱丽阳株式会社 三菱丽阳株式会社创立于1933年8月31日,是日本三菱集团旗下最著名的高分子材料制造商。所生产的聚乙烯中空纤维膜,被广泛应用在供水、排水、水处理设备及医院手术用的无菌水装置、发电厂的叶轮机液化水过滤等领域。 产品范围:MBR专用中空纤维微滤膜片、MBR专用膜组器、净水专用中空纤维微滤膜组件、水处理装置、商用/家庭用净水器、全屋净水装置。 三菱丽阳自1933年作为人造短纤维的生产公司创业以来,应用合成纤维和合成树脂领域所积累的高分子技术,不断拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴业务领域。现在,三菱丽阳集团已经建立了世界上独特且强有力的丙烯系列业务实体(MMA[甲基丙烯酸甲酯]系列及AN[丙烯腈]系列),发展成为以此为支柱业务的高分子化学制造企业。 Hexcel Composites

碳纤维的性能与应用论文

碳纤维的性能与应用 系别:食品化工系 专业纺织品检验与贸易 班级:级纺检 学生姓名: 指导教师: 完成日期:

碳纤维的性能与应用 第1页共19 页 河南质量工程职业学院毕业设计(论文)任务书

碳纤维的性能与应用 第2页共19 页目录 摘要 (3) Abstract (4) 绪论 (5) 1 碳纤维的定义及其分类 (6) 1.1 什么是碳纤维 (6) 1.2 分类 (6) 2 碳纤维的制造 (6) 3 碳纤维的性能 (7) 3.1 碳纤维的优良特性 (7) 3.1.1 在纤维轴向方向显示高抗拉强度和高弹性模量 (7) 3.1.2 密度小 (7) 3.1.3 纤维细 (7) 3.1.4 不生锈、耐腐蚀 (7) 3.1.5 即耐低温,又耐高温 (7) 3.1.6 耐温度骤变,热膨胀系数小 (8) 3.1.7 常温下导热性能良好,高温下导热性能低 (8) 3.1.8 突出的导电性能 (8) 3.1.9 优良的吸附性能 (8) 3.1.10 具有耐辐射,能反射中子等特性 (9) 3.2 碳纤维的缺点 (9) 3.2.1 比较脆,怕受压和剪切 (9) 3.2.2 抗氧化性差 (9) 3.2.3 破坏前无预报 (9) 4 碳纤维的应用 (10) 4.1 碳丝 (10) 4.2 碳纤维毡和碳素短纤维 (10) 4.3 碳纤维织物 (10) 4.4 活性炭碳纤维 (10) 5 碳纤维的发展前景 (10) 6结论 (11) 参考文献 (12) 致谢 (13)

碳纤维的性能与应用 摘要 碳纤维是一种新型材料,本文主要阐述了碳纤维的分类、生产制造等,碳纤维的高强度、高模量、耐高温等主要特性,及在各行业中的应用,并对其近年来的市场前景的展望,使人们对其有一定的了解。(可以说的详细些,让别人看了摘要就知道你本篇论文写了那些东西) 关键词:新型碳纤维应用 第3页共19 页

碳纤维复合材料结构设计要点

强度与刚度 既然是结构部件,那么设计者首先要考虑的是强度和刚度。部件在外力载荷的作用下,有抵 抗变形与破坏的能力,但是这个能力又是有限度的。 如何4定部件的使用载荷,不会超出部件的能力极限,是通过材料力学计算得出。而部件的 这个能力极限,就是碳纤维复合材料结构设计者需要考虑的问题。 通过合理的搭配纤维和树脂,优化纤维排布,用最少的材料,满足设计需求,体现了复合材 料设计者精湛的技巧。不过决定复合材料强度与刚度的因素,不但与纤维和树脂的种类有关,还与碳纤维的铺层方向以及层与层之间结合搭配有关。 所以,设计者在设计碳纤维复合材料结构部件时,需要考虑三个层级结构的力学性能。 由基体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何(各 相材料的形状、分布、含量)和界面区的性能。 由单层材料层合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何(各单层的 厚度、铺设方向、铺层序列) 。 最顶层结构是指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结 构几何。 稳定性 除了强度与刚度要求,设计者还需考虑复合材料部件的失稳,尤其是对一些细长杆结构,在 受压时,应该能够保证其原有的直线平衡状态。对于一些框架结构部件,如果铺层不均匀, 也会产生翘曲失稳,所以在制造过程中尤其注意。最好采用对称铺层,以防变形不均匀。 一般情况下,在部件没有达到极限载荷之下,不允许产生失稳现象。但是如果对于一些特殊 要求,可以产生失稳现象,那么设计过程中,要考虑失稳过程不会因此影响极限载荷。 铺层结构 铺层结构是碳纤维复合材料结构设计的关键,如何把单层结构的优异性能传递到复合材料结 构部件上,铺层结构起到承上启下的作用。关于复合材料铺层应注意以下几点: 1. 树脂是碳纤维复合材料力学性能的短板,所以尽量避免将载荷直接加到层间或者树脂之间。也就是说,0°、±45°、90°的纤维都要有,否则载荷会将部件从没有纤维排布的方向撕裂。 2. 为了防止层合板边缘开裂,尽量避免重复单一方向的铺层,设计时最多不超过5层。 3. 为了防止最外层铺层的剥离,在部件的主载荷方向,应铺放±45°纤维,而不能铺放0°和90°纤维。另外,避免最外层铺层间断或不完整。 4. 若使用非对称铺层,每层因同方向上热膨胀系数不同会出现翘曲,因此,一般要采用对称 铺层。 5. 当增加补强铺层时,每层阶梯最少要3.8- 6.4mm,附加铺层也应尽量采用对称铺层。

碳纤维材料性能及应用

碳纤维材料的性能及应用 碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。另外,碳纤维是指含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。 性能特点: 碳纤维的比重小,抗拉强度高,轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。总之,碳纤维是一种力学性能优异的新材料。 应用领域: 用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。1999年发生在南联盟科索沃的战争中,北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应,其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云,这些导电性纤维使供电系统短路。 目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化(在3800K以上升华),而在各种溶剂中都不溶解,所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。目前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐蚀化工设备等。羽毛球:现在大部分羽毛球拍杆由碳纤维制成。【碳纤维】carbon fibre 含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含

碳纤维材料的性能

碳纤维材料的性能及应用 摘要:介绍了碳纤维及其增强复合材料,详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用,并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词:碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料,不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性,在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证,则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化,以及制造技术水平的不断提升,碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展,借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验,牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐,对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、

碳纤维性能的优缺点及其对策

碳纤维性能的优缺点及其对策 现面以结构加固用的碳纤维布为例说明碳纤维的性能: 碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。 1、碳纤维介绍 碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。 2、环氧树脂 不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用,例如底涂树脂;以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用,例如环氧粘结树脂等。 (1)环氧树脂简介 仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片,有很强的粘结力。依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。 2、碳纤维材料与其他加固材料对比 (1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。 (2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。 (3)疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。 (4)重量:约为钢材的五分之一。 (5)与碳纤维板的比较:碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如片材。

碳纤维导线的特性及应用

碳纤维导线的特性及应用 韩国聚1赵功展2齐文灿1、2 (1.平顶山电力设计院;2.平顶山供电公司;河南平顶山市,467001) 摘要:主要论述了碳纤维导线的特性及在老线路改造工程中的应用。 关键词:碳纤维导线特性拐点 ACCC/TW ACSR Properties and Applications of Aluminum Conductor Composite Core HAN Guo-ju et al (Pingdingshan Electric Power Design Institute, Pingdingshan467001,Henan Province,China) Abstract: This paper discusses the characteristics of Aluminum Conductor Composite Core and the transformation of the old-line engineering Keywords:Aluminum Conductor Composite Core Features Knee ACCC/TW ACSR 0引言 随着我国电力需求的不断增长,许多电力线路面临增容的压力。线路增容最经济的办法之一是利用原有杆塔只更换导线。而利用原有杆塔的前提条件是,更换的导线荷载不能超过原有杆塔的设计条件。为此,新更换的导线一般不能采用普通的钢芯铝绞线ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced),而是采用新型的增容导线。这种新型导线一般具备这样三个特点:一是弧垂随温度的变化小;二是质量轻、外径小;三是具有输送大电流的能力。而碳纤维复合芯软铝绞线(以下简称碳纤维导线)ACCC/TW(Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal Wire)是典型的品质优良的增容导线品种之一。 1.碳纤维导线的结构 碳纤维导线ACCC/TW的结构独特,内部是一根由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的复合芯,外层由一系列呈梯形截面的软铝线绞合而成。碳纤维复核芯承担导线总的力学性能,具有强度高、密度小、膨胀系数小、耐腐蚀等特点。外层软铝具有导电率高、电阻小、自阻尼性能强的特点。碳纤维复合芯与软铝线绞制而成的导线,便具有优良的性能:导线重量轻,电阻小,表面光滑不易舞动,拉力质量比大,弧垂随温度的变化小等[1]。因此,可作为电力部门老旧线路改造、电力增容导线使用。其结构如图1-1所示。 外层软铝 碳纤维复核芯 图1-1碳纤维导线结构 2.碳纤维导线的特性 2.1.抗拉强度高 目前各设计院广泛采用的钢芯铝绞线基本上仍为GB1197-83标准中的型式,该标准导线中使用的钢芯绞合后强度为1244N/mm2,而碳纤维导线ACCC/TW的复合芯抗拉强度最小值可

大丝束碳纤维复合材料力学性能研究

第28卷第6期2003年12月高斟拉纤维与应用 Hj妇h Fiber&AppJic州on V01.28.No.6 Dec。2003 大丝束碳纤维复合材料力学性能研究 刘宝锋1,陈绍杰‘,李佩兰1 (1.北京航空材料研究院,北京100096;2.沈阳飞机设计研究所,辽宁沈阳ll0035) 摘要:本文研究了大丝柬碳纤维(48K)复合材料的常规力学性能及耐湿热性能,并与小韭束碳纤维(髓00。3K)复合材料进行了对比,研究结果可为太丝束复合材料在航空器的次承力件或非承力件的应用提供技术基础.关键词:大丝束碳纤维(48K):复合材料;力争】生能 中图分类号:T03”3文献标识码:A文章编号:1007-9815(2003)06删8.04 刖舌 由于大丝束碳纤维(≥48K)具有价格低、来源容易、性能与12K碳纤维相当等优点,其复合材料在钓鱼竿、高尔夫球杆、建筑补强、天然气储罐、医疗器械等方面应用广泛”…,随着大丝束碳纤维价格的进一步降低,其应用领域将不断扩大。 目前,航空航天领域所用复合材料主要使用3K—12K碳纤维,还未见有大丝束碳纤维在此领域应用的报道。它能否在航空航天领域应用的关键决定于其复合材料的力学性能及其稳定性。 本文结合实际科研工作,利用自行研制的高温固化(180℃)树脂体系5222B和国外进口的48K碳纤维制成预浸料,并对复合材料层合板力学性能进行了研究。测试了大丝束复合材料单向板和多向板的拉伸、压缩、弯曲、剪切性能及湿热老化性能,并与小丝束碳纤维(T300—3K)复合材料的相应性能进行了对比,将为大丝束碳纤维复合材料在航空航天领域的应用提供技术依据。 1实验部分 1.1主要原材料 5222B高温固化改性环氧树脂体系,浅黄色粘稠体,靠为222℃,北京航空材料研究院自行 研制。 PANEx33.48K碳纤维,性能见表l,美国zoLTEK公司制造。 1.2试验方法 (1)预浸料树胎含量或面密度,按GB厂r7192.1982进行。 (2)拉伸性能,按GB厂r3354—1982进行。 (3)压缩性能,按GB/T3856-1983进行。 “)面内剪切强度、模量,按GB厂r3355.1982进行。 (5)弯曲性能,按GB厂r3356.1982进行。 (6)层问剪切强度,按JC厂r773.1982(1996)进行。 1.3制备大丝束碳纤维预浸料 先用1.22m热熔胶膜机制备320mm幅宽、外观均匀平整的5222B树脂胶膜,然后将胶膜再与48K碳纤维在1.22m热熔预浸机上进行复合浸渍,通过调整预浸温度、压力、速度、纤维张力等工艺参数,制出幅宽300mm的48K碳纤维预浸料,其纤维面密度为(130±5)g,秆,预浸料树脂质量分数。为(38±3)%,预浸料外观均匀、平整、无干纱。 1.4制备大丝束复合材料层压板 将16层的48K碳纤维预浸料按O。方向铺贴成单向板;将20层48K碳纤维预浸料按f45。/O。^45。/90。/45。/0。/-45。/0。/45。/-45。l。铺贴成多向板后,分别在热压机上模压成型。所制 收稿日期:2003-ll—12;修定日期:2∞3-12一05 作者简介:刘宝锋【1967一),男,高级工程师,主要从事复合材料树脂基体及预浸料研制开发工作.

碳纤维及其复合材料的发展及应用_上官倩芡

第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.

碳纤维复合材料应用研究报告Word版

碳纤维复合材料应用研究报告 摘要:本文对碳纤维复合材料的应用进行了综述,介绍了目前碳纤维复合材料的优异性能、国内外发展现状及趋势及在其所应用领域中的发展前景。同时,也指出了碳纤维复合材料在应用和发展中所存在的问题,并给出了解决这些问题的对策及建议。 关键字:碳纤维,复合材料,应用前景 1 前言 碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体与树脂、陶瓷及金属等基体复合而成的结构材料。碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90% 以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维除了具有十分优异的力学性能外,碳纤维还具有低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、穿透性高等优良性能[1]。基于此,到目前为止,用碳纤维与其他基体复合而成的先进基复合材料是目前用得最多,也是最重要的一种结构复合材料。 碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比有许多优良的性能,如表1-1所示[2]: 表1-1 各材料性能比较 通过比较可知,(1)碳纤维复合材料比强度是钢SAE1010(冷轧)的近20倍,是铝6061-T6 的近10倍;其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。因此其具有高的比强度和比模量。(2)大多数碳纤维复合材料可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁,达到性能最佳。(3)碳纤维复合材料密度低,质量轻,能有效减轻构件重量。除此之外,碳纤维复合材料还有多选择性成型工艺、良好的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性等。

由于碳纤维复合材料具有优于其他材料的性能,世界各国都在大力发展碳纤维复合材料。2013年碳纤维复合材料总产值147亿美元,其中CFRP产值94亿美元,约占64%。碳纤维复合材料的需求7.2万t,2020年预计需求量将达14.6万t(图1-1),2010—2020年全球碳纤维复合材料年均增长率都将超过11%[3][4]。 2016、2020年的需求量为预测值。 图1-1 2011—2020年全球碳纤维和碳纤维复合材料的需求量 其中,欧洲的碳纤维复合材料需求占全球市场的40 %,美国占25 %,中国占20 %,其他国家与地区的碳纤维复合材料占市场份额在15 %上下。其中中国市场对碳纤维的需求每年也在逐步增加,中国碳纤维复合材料市场需求如图1-2所示: 图1-2 中国碳纤维复合材料市场需求 2015年,碳纤维制造商日本帝人公司扩大碳纤维复合材料合作领域,其目标是将他们

活性碳纤维的特性

活性碳纤维的特性 1) 吸附量大 活性碳纤维对有机气体及恶臭物质(如正丁基硫醇等)的吸附量比粒状活性炭( GAC )大几倍至十几倍。对无机气体也有较好的吸附能力。对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比 GAC 高 5 — 6 倍。对微生物及细菌也有很好的吸附能力(如对大肠杆菌的吸附率可达 94 — 99% )。对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对于吸附质的浓度在几 ppm 级时仍可保持很好的吸附量,而 GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。 2) 吸附速度快 对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快,对液体的吸附也可很快达到吸附平衡,其吸附速率比 GAC 高数十倍至数百倍。 3) 再生容易,脱附速度快 在多次吸附和脱附过程中,仍能保持原有的吸附性能。如用 120-150 ℃蒸汽或热空气再生处理 ACF 10-30 分钟即可达到完全脱附。 4) 耐热性好 在惰性气体中可耐高温 1000 ℃以上,在空气中的着火点高达 500 ℃以上。 5) 耐酸、耐碱,具有较好的导电性能和化学稳定性。 6) 灰份少。 7) 成型性好,易加工成毡、丝、布、纸等形态。 活性碳纤维的介绍 一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭(AC)和颗粒状活性炭(GAC),上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维( Activated Carbon Fibers, /ACF )。国内在七十年代末八十年初, 也研发出活性碳纤维。因为活性炭纤维其表面遍布微孔,以及可经二次加工,成为不同形态的毡及布状的材料,与传统的颗粒炭相比,具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点 活性碳纤维(以下简称ACF)的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料,经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料,与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比,ACF具有以下显著的的特点:(一)、比表面积大,有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近

碳纤维的应用领域及前景

碳纤维的应用领域及前景 carbonfibre application 作者(writer):杨成刚 Gang chengyang 摘要(Abrtrant): 1 碳纤维的成分结构 2 碳纤维的应用领域 3 碳纤维的发展前景 关键词(Keywords) 乱层石墨复合材料关键材料军工业民用行业潜力极大 正文(Text) 碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能,不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。碳纤维编织布 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。碳纤维 1994年至2002年左右,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐进入军用和民用领域。现在国内已经有使用长纤碳纤维制作国家电网电缆的使用案例多处。同时,碳纤维发热产品,碳纤维采暖产品,碳纤维远红外理疗产品也越来越多的走入寻常百姓家庭。碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前,以美国为首的巴黎统筹委员会(COCOM),对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策,1994年3月,COCOM虽然已解散,但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空,先进的碳纤维技术仍引不进来,特别是高性能PAN基原丝技术,即使我国进入WTO,形势也不会发生大的变化。因此,除了国人继续自力更生发展碳纤维工业外,别无其它选择。因此,国外尤其是碳纤维生产技术领先的日韩等国对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度,只有为数很少的中国企业能够与其建立合作关系,拥有其产品的进口渠道。碳纤维广泛用于民用,军用,建筑,化工,工业,航天等领域。 ------------ 在人们印象中,碳纤维更多地与航空航天、军工产品及国防建设联系在一起,由于投资门槛高、技术难度大,特别是日本东丽 30 年"修得正果"的经历,一度让技术与资金均相对薄弱的中国化纤企业望而却步,导致了中国碳纤维长期严重依赖进口的状况。然而, 2004 年以来国际市场上出现以碳纤维为代表的高性能纤维供不应求的局面,已不仅仅影响到我国

碳纤维增强复合材料概述

碳纤维增强复合材料概述 摘要:本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍,详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字:碳纤维,复合材料,应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料,按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料,到目前为止,主要的发展方向是结构复合材料,但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料(constituent materials),它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言,组分材料包括基体和增强体,基体是复合材料中的连续相,其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷;增强体是复合材料中承载的主体,包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体,其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维,按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维,而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料,直径范围在6~8 μm 内,是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类:聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维,分别用聚丙烯腈原丝(称之为前驱体)、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺,使纤维中的氢、

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料 编辑本段概况 在复合材料大家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。 编辑本段结构 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。 碳纤维是由含碳量较高,在热处理过程中不熔融的人造化学纤维,经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。 编辑本段用途 碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。 碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的,现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料,简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中,它是最轻的材料;高温的强度好,在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性,抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料,纤维取向明显影响材料的强度,在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系,后来变成双线性关系,卸载后再加载,曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小,比热容高,能储存大量的热能,导热率低,抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好,热烧蚀性能是在热流作用下,由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好,高温形态稳定,升华温度高,烧蚀凹陷性,平行于增强方向具有高强度和高刚性,能抗裂纹传播,可减震,抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色,与玻璃纤维比较,模量高3?5倍,因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长(接连)纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中,大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工,从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型,在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为,长(接连)纤维有高强、高韧方面的优越性,短切纤维有加工性好的特色。因而,长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样,还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料,如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增

碳纤维特性

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化(在3800K 以上升华),而在各种溶剂中都不溶解,所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐

碳纤维导线的特性及应用

碳纤维复合芯导线的特性及应用 魏国彬 (华晋焦煤公司山西吕梁 033000) 摘要:主要论述了碳纤维导线的特性及在老线路改造工程中的应用。 关键词:碳纤维导线特性线路增容、 ACCC/TW Properties and Applications of Aluminum Conductor Composite Core Wei Guo-bin (Huajin Coking Coal Co.,Ltd.,Luliang 033000,Shanxi Province,China) Abstract: This paper discusses the characteristics of Aluminum Conductor Composite Core and the transformation of the old-line engineering Keywords: Aluminum Conductor Composite Core Features Line-compatibilizing ACCC/TW 0.引言 长期以来,架空输电线路导线主要采用钢芯铝绞线以及相关产品,电力工业的飞速发展对架空输电线路导线提出了更高的要求,促使各国科技人员研发各种新型导线。上世纪90年代末,人们开始尝试用复合材料代替金属材料来制作导线的承载部件,改善导线的弧垂特性,采用软铝型线代替硬铝圆单丝,提高填充率和导电率,以达到提高线路输送容量的目的。远东控股集团于2002年开始跟踪和研究导线领域这一新发展,并于2006年成功专门从事复合芯软铝绞线的研发、生产和销售,经过近几年的产品质量提升及市场化。碳纤维复合芯导线在电力行业中得到了广泛的应用。 碳纤维复合芯软铝绞线的型号为JRLX/T(J-架空导线,RL-软铝,X-型线,T-碳纤维复合材料),规格用软铝型线标称截面和复合芯标称截面表示;国际上的通用型号为ACCC/TW (Aluminum Conductor Composite Core/Trapezoidal wire)。 碳纤维复合芯导线由于复合芯的强度足够高,不再需要铝承担受力作用,导电的铝就可以采用退火状态的软铝,软铝的截面设计成瓦型,可大幅减少导线的外径。 随着我国各行业电力需求的不断增长,部分老旧输电线路输送能力不足,面临增容改造的压力。线路改造中,投资最大的项目是杆塔的更换,最棘手的问题是村民的土地问题,一种新型的导线“碳纤维复合芯导线”的产生,使老线路在不更换杆塔的前提下达到增容的目的。从节能、降低成本、增加输送容量、提高电网安全运行等方面综合看,推广应用具有很大的经济和社会效益。有助于构造安全,经济,环保,高效输电网络。 1.碳纤维导线的结构 碳纤维导线ACCC/TW的结构独特,内部是一根由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的复合芯,外层由一系列呈梯形截面的软铝线绞合而成。碳纤维复核芯承担导线总的力学性能,具有强度高、密度小、膨胀系数小、耐腐蚀等特点。外层软铝具有导电率高、电阻小、自阻尼性能强的特点。碳纤维复合芯与软铝线绞制而成的导线,便具有优良的性能:导线重量轻,电阻小,表面光滑不易舞动,拉力质量比大,弧垂随温度的变化小等。因此,可作为电力部门老旧线路改造、电力增容导线使用。其结构如图1-1所示。 外层软铝 碳纤维复核芯

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