Analiza temeljnih razlogov za visoko natezno trdnost krpe iz ogljikovih vlaken

 

I . molekularna struktura in kristalna orientacija
1. slojevita razporeditev ogljikovih atomov
Ogljikova vlakna je sestavljena iz visoko urejenih grafitnih mikrokristalov, ogljikovi atomi pa tvorijo šestnajstično strukturo satja s pomočjo hibridnih orbitalov sp² . Ta slojeviti razpored omogoča ogljikovo vlakno, da tvorijo visoko trdno kovalno vezi v aksi-smeri).}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}-aretičnih tenzijskih tenzijskih tarčkov (2}? GPA in dejanska krpa iz ogljikovih vlaken lahko doseže 4, 900-7, 000 mpa .

2. krmiljenje kristalne orientacije
Med postopkom karbonizacije se visoka temperatura (1, 200-3, 000 stopnja) in nadzor napetosti uporabljajo za izdelavo grafitnih mikrokristalov, ki so visoko usmerjeni vzdolž osi vlaken, da se zmanjša stranske napake ., na primer velikosti zrn T1100 ogljikovih vlaken. 90%.

II . Optimizacija proizvodnih procesov
1. Izbira predhodnika
Glavna industrija uporablja vlakna na osnovi poliacrilonitrila (PAN), pri čemer struktura lestve njene molekularne verige oblikuje stabilno povezovanje v fazi predoksidacije, in po karbonizaciji ostane le malo preostalih napak. Karbonska vlakna na osnovi PAN imajo natezno trdnost, ki je več kot 30 % višja kot pri karbonskih vlaknih na osnovi asfaltov.

2. visokotemperaturna karbonizacija in grafitizacija
-nizkotemperaturna karbonizacija (400-800 stopinja): odstranite ne-ogljikove elemente (dušik, kisik), da tvorimo turbostratsko grafitno strukturo;
- Visokotemperaturna graficizacija (2.500 stopinj +): spodbujanje rasti kristalov z argonskim zaščitnim okoljem in povečanje elastičnega modula na več kot 600 GPa .

3. Tehnologija površinskega obdelave
Z elektrokemično oksidacijo ali obdelavo v plazmi se na površini vlaken tvorijo mikro utori, da se poveča trdnost vezanja z matrico smole in se izogne koncentraciji napetosti, ki jo povzroča luščenje vmesnika .

Iii . kompozitni material
1. Optimizacija razporeditve vlaken
Krpa iz ogljikovih vlaken sprejme enosmerno tkanje ali navadno tkalno strukturo z vsebnostjo volumna vlaken {0}}%, kar zagotavlja učinkovit prenos obremenitve vzdolž osi vlaken . na primer stopnjo izgube natezanja trdnosti ogljikovih vlaken z 0 stopinjsko smerjo je 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80% nižje od 80%.

2. nadzor napak
- Premer surove žice je nadzorovan pri 5-7 μm, da se zmanjša površinske razpoke;
- Med postopkom karbonizacije se uporablja počasno ogrevanje (1-5 stopinja /min) za zaviranje generiranja pore .

IV . Primerjava uspešnosti in preverjanje inženiringa
| Material|Natezna trdnost (MPA)|Gostota (g/cm³)|Specifična moč (MPA · cm³/g) |
| Krpa iz ogljikovih vlaken (ocena T800)|5,890|1,80|3,272 |
| Jeklo z visoko trdnostjo|1.200|7.85|153 |
| Aliacijska aluminijasta zlitina|570|2,70|211 |