山西航天航空用碳纖維種類包含哪些

現(xiàn)代競(jìng)爭(zhēng)武器裝備向著低能耗、大載荷、隱身化和高機(jī)動(dòng)性快速發(fā)展，對(duì)制造武器裝備的新材料技術(shù)提出了新的更高要求?；仡櫄v史不難發(fā)現(xiàn)，碳纖維材料每次取得重大研究進(jìn)展，都伴隨著相關(guān)需求的有力牽引。20世紀(jì)50年代，為解決導(dǎo)彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)難題，美國(guó)率先研制出了粘膠基碳纖維。此后，伴隨著更高性能、更多品種碳纖維材料的出現(xiàn)，看似柔軟的纖維也成了大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的“新材料”。碳纖維是含碳量在95%以上的新型高性能纖維，制造技術(shù)難度大，是衡量武器裝備系統(tǒng)先進(jìn)性能的重要標(biāo)志。碳纖維材料的制造工藝十分復(fù)雜，涉及化工、紡織、材料、精密機(jī)械等領(lǐng)域，是一項(xiàng)集多學(xué)科、高精尖技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程。碳纖維復(fù)合材料以其自身的性能優(yōu)勢(shì)，在航空航天和軍工領(lǐng)域備受青睞。山西航天航空用碳纖維種類包含哪些

我國(guó)紡織機(jī)械發(fā)展主要存在兩個(gè)問題:一是紡織機(jī)械設(shè)備運(yùn)行速度低；第二，設(shè)備的平均能耗高。為了進(jìn)一步降低能耗，提高生產(chǎn)效率，紡織機(jī)械設(shè)備開始逐步在零部件中應(yīng)用碳纖維材料。碳纖維重量輕但比強(qiáng)度高，是要求較高的機(jī)械設(shè)備輕量化的理想材料。下面，我們將簡(jiǎn)要介紹碳纖維在紡織機(jī)械中的幾種應(yīng)用形式。

碳纖維不用于紡織應(yīng)用，如機(jī)織或針織織物，但已用于增強(qiáng)紡織機(jī)械附件的合成材料。碳纖維復(fù)合材料正日益取代傳統(tǒng)材料，如鑄鐵、鋼和鋁，因此碳纖維復(fù)合材料在紡織機(jī)械中的使用在許多方面都比傳統(tǒng)材料優(yōu)越得多。

山西航天航空用碳纖維種類包含哪些碳纖維管是碳纖維復(fù)合材料在工業(yè)、民用和醫(yī)用領(lǐng)域的常見應(yīng)用形式之一。

從近期公布的中報(bào)看，國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)業(yè)績(jī)大幅增長(zhǎng)，高景氣度持續(xù)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)碳纖維需求空間巨大，排名靠前的企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃正在實(shí)施中，未來產(chǎn)能有望持續(xù)釋放，具備良好的成長(zhǎng)性。

碳纖維性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，密度不到鋼的1/4、強(qiáng)度是鋼的5-7倍，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有非常高的比強(qiáng)度和非常高的比模量的纖維。目前，碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域有航空航天、汽車制造、體育休閑、建筑和工業(yè)機(jī)械、風(fēng)電葉片、壓力容器等領(lǐng)域，其中航空航天是非常大的碳纖維應(yīng)用市場(chǎng)。

碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈上游屬于石油化工行業(yè)，主要通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈；碳纖維企業(yè)通過對(duì)以丙烯腈為主的原材料進(jìn)行聚合反應(yīng)生成聚丙烯腈，再以其

紡絲獲得聚丙烯腈原絲，對(duì)原絲進(jìn)行預(yù)氧化、碳化等工藝制得碳纖維，通過對(duì)碳纖維和高質(zhì)量樹脂的加工以獲得碳纖維復(fù)合材料以滿足應(yīng)用需求。

碳纖維的生產(chǎn)流程主要包括：拉絲、牽伸、穩(wěn)定、碳化、石墨化。

一、拉絲：這是碳纖維生產(chǎn)過程中的第一步，主要把原材料分離成纖，屬于物理變化，在這過程中，紡絲液細(xì)流與凝固液之間的傳質(zhì)、傳熱，PAN沉析形成凝膠結(jié)構(gòu)的

絲條。

二、牽伸：要求溫度100到300度，結(jié)合定向纖維的拉伸效應(yīng)來操作。也是PAN纖維的高模量、強(qiáng)度高、致密化和細(xì)化的關(guān)鍵步驟。

碳纖維復(fù)合材料的密度只有鋼的三分之一，比鋁合金輕30%左右。

碳纖維的制造過程

拉絲：把原材料經(jīng)過加熱，它是增強(qiáng)材料：纏繞成型用的增強(qiáng)材料，主要是各種纖維紗：如無堿玻璃纖維紗，中堿玻璃纖維紗，碳纖維紗，強(qiáng)度較高的玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。樹脂基體，及各種填料。，擠壓形成凝膠形狀的絲條，塑料纖維是用數(shù)千條計(jì)的細(xì)絲組成。

穩(wěn)定：經(jīng)過400度加熱氧化，使熱塑性大分子轉(zhuǎn)換成耐熱性結(jié)構(gòu)。使其在高溫下不融不燃，保持纖維形狀，熱力處于穩(wěn)定狀態(tài)碳化：加溫1千-2千度將非碳原子驅(qū)離，隨著高溫氧化變成黑色，再經(jīng)過碳化爐碳原子結(jié)合在纖維上。 其力學(xué)性能可通過設(shè)計(jì)進(jìn)行管理和改變，尤其是它在振動(dòng)管理及精度管理方面具有傳統(tǒng)合金材料不可比擬的優(yōu)勢(shì)。山西航天航空用碳纖維種類包含哪些

目前碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度約為1400MPa，而一般的鋼的強(qiáng)度只為600MPa左右。顯然，碳纖維的比強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼。山西航天航空用碳纖維種類包含哪些

由于整個(gè)生產(chǎn)過程事關(guān)濕度、濃度、粘度、流量等上千個(gè)參數(shù)的高精度控制，稍有不慎就會(huì)嚴(yán)重影響碳纖維材料的性能和質(zhì)量穩(wěn)定性。因此，目前只有極少數(shù)國(guó)家能穩(wěn)定生產(chǎn)出高性能碳纖維材料。

事實(shí)上，碳纖維材料尤其是強(qiáng)度較高的碳纖維原絲，可用于高性能裝備研制。因此，研制新一代碳纖維材料以及更高性能的裝備，就成了各比拼高精尖實(shí)力的“重頭戲”。目前都紛紛將目光鎖定在“碳纖維材料”領(lǐng)域，競(jìng)相推出研發(fā)碳纖維材料相關(guān)計(jì)劃，或?qū)⒁l(fā)碳纖維材料研制的“群雄逐鹿”。 山西航天航空用碳纖維種類包含哪些

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