碳纖維的興起盡管碳纖維3D打印已經(jīng)問世十多年,但它**近幾年才快速興起。目前,市面上現(xiàn)有的許多3D打印機(jī)制造商都在爭(zhēng)先恐后地宣傳“碳纖維3D打印”概念,但事實(shí)上,各種碳纖維之間也存在差別。本次將為您介紹3D打印領(lǐng)域中碳纖維的基礎(chǔ)知識(shí),文中將定義不同的類型,研究面臨的挑戰(zhàn)、優(yōu)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)注意事項(xiàng)等。在碳纖維打印領(lǐng)域,我們將深入研究Markforged的碳纖維增強(qiáng) (Carbon Fiber Reinforcement, CFR) 的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維由沿著細(xì)長(zhǎng)晶體結(jié)構(gòu)方向排列的碳原子組成,直徑為5-10 微米。這些纖維既可以單獨(dú)使用,也可以將數(shù)千根碳纖維單絲捆束起來組成纖維束加以使用。在現(xiàn)代制造業(yè)中,碳纖維通常會(huì)與其他材料結(jié)合構(gòu)成復(fù)合材料來使用。該設(shè)計(jì)賦予填料系統(tǒng)安裝便捷的特性。海安定制碳纖維填料
因此,設(shè)計(jì)玻璃鋼零件時(shí),其允許承載應(yīng)力不超過極限應(yīng)力的60%。而碳纖維則因彈性模量大,設(shè)計(jì)時(shí)可以允許在極限應(yīng)力條件下使用。另外,在高溫老化試驗(yàn)中,碳纖維樹脂復(fù)合材料的強(qiáng)度損失也比玻璃鋼小。因此,碳纖維樹脂復(fù)合材料可以制作宇宙飛行器的外層材料,人造衛(wèi)星和火箭的機(jī)架、殼體、天線構(gòu)架。在機(jī)械工業(yè)中,碳纖維樹脂復(fù)合材料用作承載零件(如連桿)和耐磨零件(如活塞、密封圈)以及像齒輪、軸承等承載耐磨零件。它還用作有抗腐蝕要求的化工機(jī)械零件,如容器、管道、泵等。但這類材料不足之處是,碳纖維與樹脂的黏結(jié)力不夠大,各向異性程度較高,耐高溫性能差等長(zhǎng)寧區(qū)進(jìn)口碳纖維填料一些重要的高性能商品名稱及性能,可見聚丙烯腈基炭纖維和瀝青基炭纖維。
碳纖維增強(qiáng)塑料的基體,可用熱塑性樹脂,也可用熱固性樹脂。為了有效地利用CFRP的比剛度,多用熱固性樹脂作基體,其中**常用的是環(huán)氧樹脂;在考慮耐熱穩(wěn)定性和耐燒蝕的要求時(shí),多用酚醛樹脂和聚酰亞胺等熱固性樹脂,樹脂澆鑄物的撓曲模量愈高,CFRP的撓曲強(qiáng)度也愈好。酚醛樹脂很早就作為電氣絕緣材料使用。由于是脫水縮合型,固化時(shí)必須高溫高壓,因此加工麻煩,應(yīng)用受限。但酚醛樹脂在高溫?zé)峤鈺r(shí)形成碳化產(chǎn)物,能和碳纖維一起形成良好的耐燒蝕材料。碳纖維增強(qiáng)塑料和硼纖維增強(qiáng)塑料得到了發(fā)展。掌握這些材料的特性,把它用來作為航空及宇宙航行的結(jié)構(gòu)材料,已成為研究重點(diǎn)。要把這些復(fù)合材料作結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用,就必須測(cè)定它的各種特性。在測(cè)定這些性能的試驗(yàn)中,有靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)。
碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000MPa也高于鋼。但碳纖維材料也只是沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度,其耐沖擊性卻較差,容易損傷,所以在制造成為結(jié)構(gòu)組件時(shí),往往利用其耐拉質(zhì)輕的優(yōu)勢(shì)而避免去做承受側(cè)面沖擊的部分碳纖維增強(qiáng)材料與樹脂基體組成的材料稱為碳纖維樹脂復(fù)合材料或碳纖維增強(qiáng)塑料。碳纖維與玻璃纖維相比較,具有高的彈性模量,是玻璃纖維的4~6倍,抗拉強(qiáng)度也略高于它。碳纖維還具有較好的高溫性能。因此當(dāng)碳纖維和環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚四氟乙烯等樹脂基體結(jié)合在一起組成復(fù)合材料時(shí),不僅保持了玻璃鋼的許多優(yōu)點(diǎn),同時(shí)在許多性能方面還超過了玻璃鋼。碳纖維填料內(nèi)含1,200,000根碳纖維細(xì)絲。
)做密封填料:用碳纖維增強(qiáng)聚四氟乙烯材料,可制成耐腐蝕、耐磨損、耐高溫的密封環(huán)或盤根;用于靜密封時(shí)壽命則更長(zhǎng),比一般油浸石棉盤根長(zhǎng)10多倍。它在負(fù)荷發(fā)生變化和急冷、急熱情況下,都能保持密封性能,并且由于材料不含有腐蝕性物質(zhì),因此對(duì)金屬不會(huì)發(fā)生點(diǎn)蝕。(2)做承磨零件:利用它具有自潤(rùn)滑性的特點(diǎn),可以做特殊用途的軸承、齒輪和活塞環(huán)。如航空儀表和磁帶錄音機(jī)用的無油潤(rùn)滑軸承,電氣傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車用的無油潤(rùn)滑齒輪(可避免滲漏油引起的事故),壓縮機(jī)上的無油潤(rùn)滑活塞環(huán)等。此外,還可利用它無毒性的特點(diǎn),用于食品和醫(yī)藥工業(yè)做滑動(dòng)軸承或密封件。祝愿企業(yè)生意興隆興旺發(fā)達(dá)。耐高溫碳纖維填料
產(chǎn)品的研發(fā)團(tuán)隊(duì)很專業(yè)的。海安定制碳纖維填料
采用這3種原纖維制造炭纖維的流程都包括:穩(wěn)定化處理(在200~400℃空氣,或用耐燃試劑等化學(xué)處理),碳化(400~1400℃,氮?dú)猓┖褪?800℃以上,氬氣氣氛下)。為了提高炭纖維與復(fù)合材料基質(zhì)的粘接性能需進(jìn)行表面處理、上漿、干燥等工序。另一種制造碳纖維的方法是氣相生長(zhǎng)法。將甲烷與氫的混合氣體在催化劑的存在下,于1000℃高溫下反應(yīng),可制得不連續(xù)的短切碳纖維,最大長(zhǎng)度可達(dá)50cm。其結(jié)構(gòu)不同于聚丙烯腈基或?yàn)r青基碳纖維,易石墨化,力學(xué)性能良好,導(dǎo)電性高,易形成層間化合物。(見氣相生長(zhǎng)炭纖維)分類及命名現(xiàn)在碳纖維的主要產(chǎn)品有聚丙烯腈基,瀝青基及黏膠基3大類,每一類產(chǎn)品又因原纖維種類、工藝及**終碳纖維性能等不同,又分成許多品種?!疤祭w維”一詞實(shí)際上是多種碳纖維的總稱,因此分類及命名就十分重要。海安定制碳纖維填料
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