碳纖維材料與其他加固材料相比的五點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

shelly

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

    1、抗拉強(qiáng)度：碳纖維的抗拉強(qiáng)度約為鋼材的10倍。
    2、彈性模量：碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)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(qiáng)度：碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)綱絲。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%～40%。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強(qiáng)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(jié)構(gòu)表面，而板材更適用于規(guī)則構(gòu)件表面。此外，由于粘貼板材時(shí)底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強(qiáng)度不如片材。

lian198209

好，學(xué)習(xí)了，謝謝

隨風(fēng)逝去

1.碳纖維的力學(xué)特性
碳纖維的模量隨碳化過(guò)程處理溫度的提高而提高，這是因?yàn)殡S碳化溫度升高，結(jié)晶區(qū)長(zhǎng)大，碳六圓環(huán)規(guī)整排列區(qū)域擴(kuò)大，結(jié)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(dá)4～6×106℃ kg/cm2其斷裂伸長(zhǎng)率最低可達(dá)0.5%。
碳纖維的強(qiáng)度隨處理溫度升高，在1300℃～1700℃范圍內(nèi)，強(qiáng)度出現(xiàn)最高值，超過(guò)1700℃后處理，強(qiáng)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(qiáng)度與其內(nèi)部缺陷有關(guān)，可通過(guò)測(cè)試不同長(zhǎng)度纖維的拉伸強(qiáng)度得到證實(shí)，被測(cè)纖維越長(zhǎng)，內(nèi)部缺陷出現(xiàn)的幾率也越大，因而強(qiáng)度越低。
在㎏1300℃～1700℃范圍內(nèi)處理的碳纖維稱高強(qiáng)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(méi)有明顯的塑性變形，這一點(diǎn)與玻璃纖維相似，然而其斷裂伸長(zhǎng)率比玻璃纖維的小。
高模量碳纖維的斷裂伸長(zhǎng)率約為0.5%；高強(qiáng)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(fù)合材料的強(qiáng)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(fù)合材料在相同外載荷作用下，應(yīng)變較小，其制件的剛度比玻璃纖維復(fù)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(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度較低。
2.碳纖維的物理特性
碳纖維的導(dǎo)熱系數(shù)較高，但隨溫度升高有減小的趨勢(shì)。碳纖維復(fù)合材料纖維軸向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04卡/秒•厘米•℃；垂直纖維向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.002卡/秒•厘米•℃。
碳纖維的線膨脹系數(shù)具有負(fù)的溫度效應(yīng)，即隨溫度的升高，碳纖維有收縮的趨勢(shì)。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(fù)合材料在固化后冷卻過(guò)速，或經(jīng)受高低溫度變化時(shí)易產(chǎn)生裂紋。
碳纖維的比重取決于原料的性質(zhì)及熱處理?xiàng)l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(rùn)滑性、摩擦系數(shù)較低、良好的導(dǎo)電性等特性。
3.碳纖維的化學(xué)特性
碳纖維的化學(xué)性能與塊狀碳的相似，在空氣中，當(dāng)溫度高于400℃時(shí)，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(gè)反應(yīng)從200℃到900℃結(jié)束。在惰性氣體中，即使溫度超過(guò)2000℃碳纖維仍具有承載能力。
碳纖維除了能被強(qiáng)氧化劑氧化外，一般的酸堿對(duì)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(cè)量其彈性模量、拉伸強(qiáng)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(wú)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(yùn)動(dòng)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(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度較低。這是目前碳纖維使用中的缺點(diǎn)之一。

shijianren

好資料，學(xué)習(xí)一下

niuhaid

學(xué)習(xí)了，謝謝

kabor

謝謝，學(xué)習(xí)一下

zhangspi

謝謝！