Karbon fiber bezinin yüksek gerilme mukavemetinin temel nedenlerinin analizi

 

I . moleküler yapı ve kristal yönelim
1. karbon atomlarının katmanlı düzenlemesi
Karbon fiber, yüksek oranda sıralı grafit mikrokristallerden oluşur ve karbon atomları, SP² hibrit orbitaller yoluyla altıgen bir petek yapısı oluşturur . Bu katmanlı düzenleme, karbon fiberinin teorik kalabalık, teorik kalabalık, tek bir katmanın 130 ve teorik kale gücünü oluşturmasını sağlar, 130, 130, 130, 130, 130 grafi, 130, 130, 130, 130, 130, tek bir katmanın, ve Fiber bez 4, 900-7, 000 mPa .

2. kristal oryantasyon kontrolü
Karbonizasyon işlemi sırasında, grafit mikrokristalleri . grafit mikrokristallerini, fiber ekseni boyunca azaltmak için yüksek sıcaklık (200-3, {000 derecesi) ve gerilim kontrolü kullanılır, örneğin, Toray T1100 fiberinin tahıl boyutu {{5} NM'nin tahıl boyutu {{5} nm ve orynasyonun tahıl boyutu kontrol edilir. %90 .

II . Üretim Süreci Optimizasyonu
1. öncü seçimi
Ana akım, poliakrilonitril (PAN) tabanlı lifler kullanır ve moleküler zincirinin merdiven yapısı, ön oksidasyon aşamasında kararlı çapraz bağlama oluşturur ve karbonizasyondan sonra az sayıda artık kusur vardır . Pan bazlı karbon fiber, asfalt bazlı karbon fiber {{7 {7}, asfalt bazlı karbon fiber {{7 {7 {

2. Yüksek sıcaklık karbonizasyon ve grafitizasyon
-Düşük sıcaklık karbonizasyonu (400-800 derecesi): Turbostrat grafit yapısı oluşturmak için karbon dışı elemanları (azot, oksijen) sökün;
- Yüksek sıcaklık grafitleme (2.500 derece +): Argon koruma ortamı ile kristal büyümesini teşvik edin ve elastik modülü 600 GPA'dan fazla artırın .

3. yüzey tedavi teknolojisi
Elektrokimyasal oksidasyon veya plazma işlemi yoluyla, reçine matrisi ile bağlanma mukavemetini arttırmak ve arayüz soyulmasının neden olduğu stres konsantrasyonundan kaçınmak için fiber yüzey üzerinde mikro oluklar oluşur.

III . Kompozit Malzeme Tasarımı
1. fiber düzenleme optimizasyonu
Karbon fiber bezi, fiber ekseni {0}}}% fiber hacim içeriği ile tek yönlü dokuma veya düz dokuma yapısını benimser {0 örneğin, fiber ekseni boyunca verimli yük iletimi sağlar {± 45 {{~ yönü ile 0 derece daha düşük olan 1 derece daha düşük, karbon fiber bezinin% 80 daha düşüktür.

2. kusur kontrolü
- Ham telin çapı, yüzey çatlaklarını azaltmak için 5-7 μm'de kontrol edilir;
- Karbonizasyon işlemi sırasında gözeneklerin oluşumunu inhibe etmek için yavaş ısıtma (1-5 derecesi /dk) kullanılır .

IV . Performans Karşılaştırma ve Mühendislik Doğrulaması
| Malzeme|Çekme Mukavemeti (MPA)|Yoğunluk (g/cm³)|Spesifik mukavemet (MPa · cm³/g) |
| Karbon fiber bez (T800 sınıfı)|5.890|1.80|3.272 |
| Yüksek mukavemetli çelik|1.200|7.85|153 |
| Havacılık Alüminyum Alaşım|570|2.70|211 |