碳纤维制品的性能该如何优化?

  碳纤维制品有着轻量化和高性能特征,但是在实际应用中,基体材料选择、材料结构设计和生产制造工艺对碳纤维零部件成品的性能都有重要影响。对此,江苏博实也结合自身的实际生产来作出分析。

  碳纤维材料本身的耐高温性和耐腐蚀性非常好,碳纤维复合材料的性能差异更多来自于基体部分,主要是不同的树脂基体造成零部件成品不同的性能表现。有些产品被用于轨道车厢,在遇到火灾、剧烈碰撞等突发安全事件时必须保持难燃特性和烟雾气体的低释放率。江苏博实会通过选用耐高温、阻燃性能较好的树脂作为碳纤维制品的基体材料,从而提升这类零部件的使用安全性。

  有些零部件需要长时间承受恶劣的自然环境压力,比如机械臂、抽油杆、无人机等,选用合适的基体材料也能有效减少由腐蚀和温度剧变所带来的消极影响,延缓碳纤维制品的性能衰减速度。

  与金属材料相比,碳纤维制品在较大载荷下的失效机理和力学性能变化要复杂得多。因此,必须根据实际应用需求做出相应的结构设计。例如在飞机部件的制备中,碳纤维复合材料往往需要与金属材料结合使用;用于对零部件需求面积较大、体积较大的情况下,可以选用碳纤维复合材料与其它材料夹芯复合的方式。

  碳纤维复合材料界面的处理方式对成品的整体性能也有直接影响。要尽量避免或者减少界面问题,需要在生产过程考虑界面的设计和控制。碳纤维复合材料是由树脂基体和碳纤维增强体两部分组成,碳纤维原丝与基体树脂之间本身就存在着粘结的界面问题,而碳纤维制品往往又是由多层碳纤维复合材料层层铺覆而成,层与层之间又存在着粘结界面。

  碳纤维制品在应用中还会与一些金属件连接使用,同样也会出现新的粘结界面。这种由内而外的界面在复杂的工作环境和较大的载荷或压力之下,会产生界面分层、裂纹等不同的问题。

  大多数的碳纤维零部件都需要承受压、拉、扭、弯等不同的压力,仅仅在碳纤维方向上具有较高的力学性能是不够的,因此,如何设计碳纤维复合材料的铺层方案显得尤为重要。博实一般会采用对碳纤维预浸料的剪裁、铺覆等工艺细节优化,进一步提升零部件的性能质量。

 

  阅读延伸:《碳纤维制品的生产加工步骤简析