碳纖維材料與其他加固材料相比的五點優(yōu)勢

shelly

原文轉自：http://www.tf-frp.com

   碳纖維材料去其他加固材料相比，有很多優(yōu)勢，現(xiàn)在主要針對以下五個方面來介紹碳纖維材料的優(yōu)勢。

    1、抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。
    2、彈性模量：碳纖維復合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。
    3、疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維復合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由于纖維與基體復合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。
    4、重量：約為鋼材的五分之一。
    5、與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結構表面，而板材更適用于規(guī)則構件表面。此外，由于粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材。

lian198209

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隨風逝去

1.碳纖維的力學特性
碳纖維的模量隨碳化過程處理溫度的提高而提高，這是因為隨碳化溫度升高，結晶區(qū)長大，碳六圓環(huán)規(guī)整排列區(qū)域擴大，結晶取向度提高，所以纖維模量提高。
經(jīng)2500℃高溫處理（也可稱作石墨化處理）后，稱高模量碳纖維（或石墨纖維）----I型碳纖維。其彈性模量可達4～6×106℃ kg/cm2其斷裂伸長率最低可達0.5%。
碳纖維的強度隨處理溫度升高，在1300℃～1700℃范圍內(nèi)，強度出現(xiàn)最高值，超過1700℃后處理，強度反而下降，這是由于纖維內(nèi)部的缺陷增多、增大所造成的。碳纖維的強度與其內(nèi)部缺陷有關，可通過測試不同長度纖維的拉伸強度得到證實，被測纖維越長，內(nèi)部缺陷出現(xiàn)的幾率也越大，因而強度越低。
在㎏1300℃～1700℃范圍內(nèi)處理的碳纖維稱高強度碳纖維，或稱II型碳纖維。
碳纖維的拉伸破壞方式屬脆性破壞，即在拉斷前沒有明顯的塑性變形，這一點與玻璃纖維相似，然而其斷裂伸長率比玻璃纖維的小。
高模量碳纖維的斷裂伸長率約為0.5%；高強度碳纖維的約為1%；玻璃纖維的約為2.6%；而環(huán)氧樹脂的約為1.7%，所以碳纖維復合材料的強度能得到充分的發(fā)揮。
碳纖維的彈性模量高于玻璃纖維，所以碳纖維復合材料在相同外載荷作用下，應變較小，其制件的剛度比玻璃纖維復合材料制件的高。
此外，碳纖維與基體材料的粘接力比玻璃纖維差，所以碳纖維復合材料的層間剪切強度較低。
2.碳纖維的物理特性
碳纖維的導熱系數(shù)較高，但隨溫度升高有減小的趨勢。碳纖維復合材料纖維軸向的導熱系數(shù)為0.04卡/秒•厘米•℃；垂直纖維向的導熱系數(shù)為0.002卡/秒•厘米•℃。
碳纖維的線膨脹系數(shù)具有負的溫度效應，即隨溫度的升高，碳纖維有收縮的趨勢。碳纖維的線膨脹系數(shù)沿纖維軸向約為：-0.072×10-8～0.9×10-6/℃；垂直纖維軸向約為22×10-6～32×10-6/℃，而基體樹脂的線膨脹系數(shù)約為：45×10-6/℃，二者之間相差較大，所以碳纖維復合材料在固化后冷卻過速，或經(jīng)受高低溫度變化時易產(chǎn)生裂紋。
碳纖維的比重取決于原料的性質及熱處理條件，如：PAN基碳纖維經(jīng)1000℃處理后，比重為1.7g/cm3；經(jīng)3000℃處理后，比重為2.01g/cm3。
此外，碳纖維具有自潤滑性、摩擦系數(shù)較低、良好的導電性等特性。
3.碳纖維的化學特性
碳纖維的化學性能與塊狀碳的相似，在空氣中，當溫度高于400℃時，出現(xiàn)明顯的氧化，氧化物以CO、CO2的形式從其表面散失，這個反應從200℃到900℃結束。在惰性氣體中，即使溫度超過2000℃碳纖維仍具有承載能力。
碳纖維除了能被強氧化劑氧化外，一般的酸堿對它作用很小，比玻璃纖維具有更好的耐腐蝕性。將碳纖維置于一些酸溶液中浸泡20天后，測量其彈性模量、拉伸強度及直徑，發(fā)現(xiàn)：在濃度50%的鹽酸、硫酸及磷酸中浸泡后均無變化；在濃度50%的硝酸中浸泡后直徑略有增大；在濃度50%的次氯酸中浸泡后直徑略為減小。
此外，碳纖維還具有耐油、抗輻射以及減速中子運動等特性。
碳纖維與樹脂膠粘劑的粘接能力比玻璃纖維差，所以碳纖維復合材料的層間剪切強度較低。這是目前碳纖維使用中的缺點之一。

shijianren

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niuhaid

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kabor

謝謝，學習一下

zhangspi

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