随着工业要求的提高,碳纤维复合材料在压力容器中的应用越来越多,尤其是在一些小型压力容器中应用更多。碳纤维复合材料可直接成型,适合应用于高压容器或一些危险性较大的容器中。碳纤维复合材料压力容器常采用金属内衬,外包扎碳纤维等碳纤维复合材料作为强度层的结构。应用于压力容器中的碳纤维复合材料具有以下优良特性。《碳纤维耐压容器(图)》
1.机械强度大
一般来说,在使用碳纤维复合材料时,通常会配用适量的增强材料,这些增强材料主要是以纤维为主的产品。丰富的纤维能够保证材料的稳定性。在碳纤维复合材料压力容器的使用中,时常会发生容器过载的现象,容易导致部分纤维失去作用。而此时,负载过重的容器会重新将重心下落到未损坏的其他纤维上,进而保证了容器在以定时间内运转的稳定性和安全性。就纤维本身来说,它具有承载能力强、变形能力强等特点,当碳纤维充分与各种基体材料结合在一起时,其承载能力就会大大增加,往往可达其他材料的好几倍,这就从根本上保证了压力容器的质量。
2.密度小
一般来说,能够用于碳纤维复合材料压力容器的基体原料多为陶瓷物、金属制品或化学聚合物等,这些材料自身的密度较小,且制造过程中要与其他增强材料进行融合,于是进一步降低了组合材料的密度。
3.不易被腐蚀
一般来说,碳纤维复合材料的耐腐蚀性较好,明显优于传统金属。与金属材料不同的是,碳纤维复合材料在使用过程中不必进行特殊处理,其耐腐蚀性就能很好地体现出来。
4.韧性好
通常在长时间、高强度的压力下,利用钢为原材料制造的压力容器极易被破坏,且破坏过程十分突然,而采用碳纤维复合材料制造的压力容器则没有这样的困扰。因为在碳纤维复合材料中,其基体材料能够与增强材料充分融合在一起,实现作用力的分散传递,避免压力容器上的裂缝扩大,从根本上保证了安全性和稳定性。
虽然碳纤维复合材料在发展过程中机械强度、耐腐蚀性和制造工艺等都取得了很大的进步,但对于压力容器来说,其对于碳纤维复合材料的应用研究仍处于初级阶段,到目前为止,尚未形成系统的理论分析体系。但相信随着科技的发展,碳纤维复合材料压力容器一定会具有很大的发展空间。