碳纖維增強樹脂基復合材料研究進展2021/10/10星期日1碳纖維增強樹脂基復合材料2021/10/10星期日2目錄樹脂基復合材料的發展歷史碳纖維增強樹脂基復合材料簡介性能研究增強機理成型工藝發展與應用2021/10/10星期日3樹脂基復合材料的發展歷史2021/10/10星期日4復合材料：基體+增強體碳纖維增強樹脂基復合材料：樹脂基體+碳纖維

（CFRP)碳纖維增強樹脂基復合材料簡介1.基體通過與纖維間的界面以剪應力的形式向纖維傳遞載荷。2.保護纖維材料免受外界環境的化學作用和物理損傷。3.阻止纖維斷裂的裂紋傳遞。樹脂基體：碳纖維：復合材料的承載主體2021/10/10星期日5碳纖維增強樹脂基復合材料簡介——碳纖維復合材料中的碳纖維分為兩大類：聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維，通過碳化工藝制備，使纖維中的氫、氧等元素得以排出，含碳量一般都在90%以上。碳纖維是一種一種輕質、高強度、高模量、化學性能穩定的高性能纖維材料。增強體纖維可分為金屬纖維，陶瓷纖維、玻璃纖維、碳纖維和有機纖維，其中目前用得最多的和最重要的是碳纖維。直徑范圍在6~8微米內2021/10/10星期日6碳纖維增強樹脂基復合材料簡介——碳纖維碳纖維的特點：拉伸強度和拉伸模量高，密度低、比模量高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，耐腐蝕性好良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。2021/10/10星期日7碳纖維增強樹脂基復合材料簡介——樹脂基體碳纖維增強樹脂復合材料所用的基體樹脂：熱塑性樹脂基體（乙烯、尼龍、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等）熱固性樹脂基體（環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂以及酚醛樹脂等）環氧樹脂基體：粘附力強、收縮性低、化學穩定性、價格較低，但韌性不足，耐濕熱性差。2021/10/10星期日8碳纖維增強樹脂基復合材料簡介——樹脂基體1）新型高溫型樹脂基體，使用溫度在300℃以上；2）高韌性的樹脂基體，如沖擊后壓縮強度（CAI）＞300MPa的樹脂基體；3）適用于低成本的液體成型工藝（如RTM成型工藝）的樹脂基體；4）能滿足復合材料結構功能一體化的新型樹脂基體，如具有透波和吸波功能的樹脂基體。目前發展高性能樹脂基體主要方向是：樹脂基體的重要性能有：使用溫度、強度、剛度、耐疲勞性、韌性和耐濕熱老化等。2021/10/10星期日91）比強度和比模量高2）材料性能的可剪裁性3）成型工藝的多選擇性4）良好的耐疲勞性能5）良好的抗腐蝕性碳纖維增強樹脂基復合材料的性能研究通過設計增強纖維的取向及用量來對結構材料的性能實行剪裁熱壓罐、模壓、纖維纏繞、樹脂傳遞模塑（RTM）、拉擠、注射、噴塑、搓管等鋼和鋁的疲勞強度是靜力強度的50%，CFRP可達90%表面為高性能的環氧樹脂或其他樹脂塑料2021/10/10星期日102021/10/10星期日11增強機理當纖維與基體有適當的界面結合強度時，纖維受力斷裂后被從基體中拔出，需克服基體對纖維的粘接力，使材料的斷裂強度提高。復合增強的另一原因是基體抑制裂紋的效應，當材料受到較大應力時，一些有裂紋的纖維可能斷裂，但基體能阻礙裂紋擴展并改變裂紋擴展方向。2021/10/10星期日12成型技術液體模塑成型技術（LCM）樹脂傳遞模塑（RTM）真空輔助樹脂傳遞模塑（VARTM）樹脂滲透成型工藝（SCRIMP）結構反應注射模塑在一定的溫度和壓力下，把黏度低的樹脂注入置有增強纖維坯的模具中，然后加熱并固化成型其他低成本成型技術還包括纖維纏繞、拉擠等2021/10/10星期日13成型技術樹脂傳遞模塑（RTM）特點：具有生產周期短、勞動力成本低、環境污染少、制造尺寸精確、外形光滑、可制造復雜產品等優點，是目前國際上發展應用最快并在航空工業應用最多的低成本技術之一。2021/10/10星期日14發展與應用高性能環氧復合材料已廣泛應用在各種飛機上，其發展可分為三個階段：第一階段：應用于受力不大的構件，如各類操作面、副翼、口蓋、阻力板等。第二階段應：應用于承力大的結構件，如安定面、全動平尾和主受力結構機翼等。第三階段：應用于復雜受力結構，如機身、中央翼盒等。2021/10/10星期日15發展與應用——航空航天上的應用航天應用：1.軍機應用2.民機應用2021/10/10星期日16發展與應用——航空航天上的應用航空應用1.衛星及空間站的結構材料和部件2.導彈用結構材料3.運載火箭用結構材料2021/10/10星期日17發展與應用——在能源、汽車及其他工業部門的應用

對于未來的汽車工業，碳纖維復合材料將成為汽車制造的主流材料。將在汽車發動機汽缸