CN1858291A - 碳纤维增强金属复合材料 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维增强金属复合材料，主要制造工艺技术流程是将所需要的金属材料采用高温方案将金属融化，再利用气体保护同高强度碳纤维进行复合，根据所需要的部件采用模具灌注的方法。再根据所需要材料的性能进行保温或冷却工艺处理便制造出碳纤维增强金属复合材料。碳纤维与有色金属合成工艺大致相同，有所区别的要与碳纤维制成的碳/碳复合材料合成，是将通过高温熔化的有色金属在惰性气体的保护下与碳/碳复合材料进行渗透，定型、加工。主要优越性能是：强度高、质量轻、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦及不需要油润滑等诸多优点。
Description
技术领域 本发明涉及一种碳纤维增强金属复合材料装置。
背景技术 工程技术人员基本都了解金属材料的性能，只有掌握材料的基本性能，才能在工程设计时以择优选用。但是，在当今世界上高新技术层出不穷，迅猛发展的今天，在好多领域其金属材料本身已无法满足设计要求和使用标准。如；高级赛车、部队为了战备需要临时架桥的材料等等均无法一一列举。主要存在的问题是；高级赛车只能采用复合材料，以此减轻车辆总体重量、增加动力、防止车辆意外事故发生、减少摩擦、起到安全作用。部队临时架桥的材料其性能要求高、质量轻、强度高、为了作战方便要方便搬运等，可是现有的金属材料是无法满足其性能要求，只能首先考虑架桥时所需要承受的能力，满足以上技术指标后才能考虑减轻重量问题。所以，部队不得不将庞大而沉重的桥梁材料付出大量的运输代价进行搬运，有时因架桥地理位置和交通路面限制，又不得不动用战士人工搬运。因此，会因材料的性能给部队失去良好的战机，有时会带来不可挽回的损失，另有门类繁多的机械设备及车辆转动大部分采用轴承和轴瓦，均依靠油脂润滑。因材料本身性能，这是无法改变的传统工艺技术，经常会出现因忘漏补充注油造成部件损坏及无法使用。所以改变其材料的性能：不论在航空航天工业、民用高科技领域、机械设备及车辆转动、国防工业及部队现代化建设均有举足轻重的重要性和紧迫性。
发明内容 本发明的目的是提供一种碳纤维增强金属复合材料，主要包括有高强度碳纤维短切丝或布状、网状、束丝状碳纤维与金属材料构成，其制造工艺技术流程是将所需要的金属材料采用高温方案将金属融化，再利用气体保护同高强度碳纤维进行复合，根据所需要的部件采用模具灌注的方法制造。再根据所需要材料的性能进行保温或冷却工艺处理、便制造出碳纤维增强金属复合材料。碳纤维与有色金属合成工艺大致相同，有所区别的要与碳纤维制成的碳/碳复合材料合成，其材料是根据要制做的下步工件来制定碳/碳复合材料本身的强度、密度、耐温等。再将通过高温熔化的有色金属在惰性气体的保护下与碳/碳复合材料进行渗透，定型、加工。
本发明的原理是：碳纤维主要特点是从强度和密度得出的比强度和比模量高。碳纤维日趋兼备一系列优异性能和功能。密度小，质量轻；高模量(200-700G)，高刚性，高强度，强而坚。三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，而且成型工艺好，其最大特点是弹性模量高，抗变性能力比钢大两倍多，抗拉强度30-40T/cm2pa，而比重不到钢的四分之一，高弹模量比钢铁大16倍、耐高温3000℃--3800℃其优越性能与所需要的金属材料采用高温方案将金属融化，利用碳纤维其特点在温度高达1350℃时其性能不但不会下降而且会成倍上升的原理。再利用气体保护使碳纤维不会氧化同高强度碳纤维进行复合。根据所需要的部件采用模具灌注的方法。再根据所需要材料的性能进行保温或冷却工艺处理便可。碳纤维与有色金属合成工艺大致相同，有所区别的要与碳纤维制成的碳/碳复合材料合成，其材料是根据要制做的下步工件来制定碳/碳复合材料本身的强度、密度、耐温等。再将通过高温熔化的有色金属在惰性气体的保护下与碳/碳复合材料进行渗透，定型、加工。
本发明的适用范围 是适用于建筑、桥梁、桥面、机械制造、化工设备、车辆、船舶制造材料、国防装备及武器制造、飞机及可以替代部分轴承等使用。
本发明优点 金属与PNA基高强度碳纤维复合其主要优越性能是：强度高、质量轻、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦及不需要油润滑等诸多优点。碳纤维主要特点是从强度和密度得出的比强度和比模量高。碳纤维日趋兼备一系列优异性能和功能。密度小，质量轻；高模量(200-700G)，高刚性，高强度，强而坚。三型碳纤维比强度是钢的62倍以上，而且成型工艺好，其最大特点是弹性模量高，抗变性能力比钢大两倍多，抗拉强度30-40T/cm2pa，而比重不到钢的四分之一，高弹模量比钢铁大16倍，仅3.6kg重的卫星支架，却承受9000ks重的负荷；耐疲劳，使用寿命长；自润滑，耐磨损；吸能减振，对振动有优异的衰减功能；热膨胀系数小，尺寸稳定；热导性好，不蓄热，耐腐蚀，不生锈。金属中耐腐蚀最强的是黄金和铂，在“王水”溶液中它们会千疮百孔，而“王水”中的碳纤维却安然无恙，在惰性气体中的耐热性出类拔萃，导电，非磁性，具有屏蔽电磁波的功能，X射线透过性好。碳纤维及其复合材料具有如上所述优异性能，充分显示其优异的一材多能、一材多用的特点。它和树脂形成的复合材料的比模量比钢和铝合金高4倍，比强度也高8-10倍。高性能纤维及其复合材料的主要特点是从强度和密度得出的比强度和比模量高。通常将比强度≥6.5×106厘米，比模量6.5×108厘米的纤维称为高性能纤维增强体；比强度≥4.0×106厘米，比模量≥4.0×108厘米的复合材料则称之为先进复合材料。大连兴科公司的高强度碳纤维产品作为高性能无机类纤维以其重量轻、强度大、刚度好、耐高温、抗化学腐蚀、抗疲劳、耐烧蚀、高导电和导热以及膨胀系数小等优良特性，成为军用高科技和民用工业不可缺少的第四代工业材料。T300J在拉伸强度、断裂伸长率、密度等方面的性能与其它材料均不能相提并论。因此采用如此优越性能的材料对船舶、码头、桥梁、文物、防腐补强、加固和实施现代化工艺手段技术。根据不同工程材料的需要采用碳纤维织成的布状和短切纤维及其束丝状配伍不同金属材料进行合成。用于各种工程施工，将会提高材料强度数十倍，弹性模量十倍左右，其重量减轻50％以上。用在临时桥面将减轻重量60％以上等诸多优越性能。
附图说明
图1是本发明的立体示意简图
具体实施方式 在图1所示的一种碳纤维增强金属复合材料立体示意简图中，主要包括有高强度碳纤维短切丝或布状、网状、束丝状碳纤维1与金属材料2组成，主要制造工艺技术流程是将所需要的金属材料采用高温方案将金属融化，再利用气体保护同高强度碳纤维进行复合，根据所需要的部件采用模具灌注的方法。再根据所需要材料的性能进行保温或冷却工艺处理便制造出碳纤维增强金属复合材料3。碳纤维与有色金属合成工艺大致相同，有所区别的要与碳纤维制成的碳/碳复合材料合成，其材料是根据要制做的下步工件来制定碳/碳复合材料本身的强度、密度、耐温等。再将通过高温熔化的有色金属在惰性气体的保护下与碳/碳复合材料进行渗透，定型、加工。
Claims (1)
1、一种碳纤维增强金属复合材料，主要包括有高强度碳纤维短切丝或布状、网状、束丝状碳纤维与金属材料组成，主要制造工艺技术流程是将所需要的金属材料采用高温方案将金属融化，再利用气体保护同高强度碳纤维进行复合，根据所需要的部件采用模具灌注的方法，再根据所需要材料的性能进行保温或冷却工艺处理便制造出碳纤维增强金属复合材料，碳纤维与有色金属合成工艺大致相同，有所区别的要与碳纤维制成的碳/碳复合材料合成，其材料是根据要制做的下步工件来制定碳/碳复合材料本身的强度、密度、耐温等，再将通过高温熔化的有色金属在惰性气体的保护下与碳/碳复合材料进行渗透，定型、加工，本发明适用于建筑、桥梁、桥面、机械制造、化工设备、车辆、船舶制造材料、国防装备及武器制造、飞机及其可以替代部分轴承等。
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