碳纤维在航空领域的应用毕业论文

姓名专业班级论文名称碳纤维在航空领域的应用指导教师实习单位日期2015.5.30毕业设计（论文）任务书2012届：2015专业（班）：姓名:课题名称、主要内容和基本要求课题名称：碳纤维在航空领域的应用主要内容：在的毕业实习过程中，注意了解公司基本情况特别是自己工作所涉及的内容。对自己的工作性质和工作意义有了初步认识，具备一定的产品制备、检测、数据分析等能力。基本要求：1.了解所接触的一些基本知识，能查找相关资料2.掌握工作所涉及产品的制作工艺以及相关的检测项目、检测方法3.按要求撰写论文。进度安排周次工作内容执行情况1-4到实习单位报到，参加公司、部门和班组三级培训；熟悉工作内容。完成5-10实习，学习所涉及技术基础知识和生产流程；记录顶岗实习日记，并确定论文题目，收集相关资料。完成11-14掌握复相关的工艺知识；撰写毕业论文初稿完成15-16撰写和修改毕业论文；制作答辩PPT。完成17论文答辩。完成指导教师评语:。指导教师签名：评阅教师评语。评阅教师签名：毕业设计（论文）成绩：答辩小组组长签名：年月日碳纤维在航空领域的应用摘要:本文介绍了碳纤维的分类和力学性能，并着重介绍了碳纤维复合材料的特性及成型工艺，最后阐述了碳纤维复合材料在国内外航空领域应用情况。关键词：碳纤维；碳纤维复合材料；航空领域目录1碳纤维1.1碳纤维的概念.............................................................................................11.2组成结构....................................................................................................11.3碳纤维的物理性能.......................................................................................21.4五种碳纤维的分类方式.................................................................................21.5碳纤维的制备.............................................................................................31.6制备技术要点.............................................................................................52碳纤维增强复合材料.............................................................................................52.1碳纤维增强复合材料种类.................................................................................62.1.1碳纤维增陶瓷基复合材料...........................................................................62.1.2碳/碳复合材料.........................................................................................62.1.3碳纤维增强金属基复合材料........................................................................72.1.4碳纤维增强树脂复合材料...........................................................................72.2碳纤维复合材料的特性....................................................................................82.2.1强度......................................................................................................82.2.2抗拉强度................................................................................................92.2.3弯曲强度.................................................................................................92.2.4抗压强度...............................................................................................102.2.5断裂韧性...............................................................................................102.2.6耐磨性..................................................................................................102.2.7灵敏性..................................................................................................102.2.8电阻特性...............................................................................................112.2.9温敏性..................................................................................................122.2.10界面结合强度......................................................................................122.2.11吸波性................................................................................................132.3碳纤维增强复合材料的成型............................................................................132.3.1热缩工艺...............................................................................................142.3.2预吸胶工艺............................................................................................142.3.3真空袋压工艺成型..................................................................................153.碳纤维与碳纤维复合材料在航空航天领域的应用.....................................................154.结束语..............................................................................................................185.参考文献...........................................................................................................18致谢....................................................................................................................191.1碳纤维的概念碳纤维（carbonfiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。[1]碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。1.2组成结构碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的微观结构类似人造石墨是乱层石墨结构各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起[1]。其结构如图(1)所示:1.3碳纤维的物理性能（1）力学性能优异：碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米；这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点[2]。（2）外形有显著的各向异性柔软：可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量（指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量）是玻璃纤维的3倍多。（3）碳纤维还具有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数）拉力高达300kg每微米。（4）耐高温：在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大。（5）另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。1.4碳纤维的分类碳纤维的五种分类方法[3]如表(1-1)所示:表1-1碳纤维的五种分类方法原料来源聚丙烯腈基碳纤维沥青基碳纤维粘胶基碳纤维酚醛基碳纤维气相生长碳纤维性能通用型高强型中模高强型高模型超高模型状态长丝短纤维短切纤维按力学性能通用型高性能型规格宇航级工业级（1）其中用量最大的是聚