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【图解】PAN碳纤维的力学性能

澳门赌搏网站大全:2014-08-15 16:36阅读次数:
  众多研究发现,强度和模量似乎是碳纤维中相互矛盾的一对物理量。在大幅度地提高碳纤维的模量时,其强度会明显减低;而当保持碳纤维的高强度时,又很难大幅度地提高碳纤维的模量,这是由碳纤维的实际结构决定的。由于碳纤维是一种脆性材料,缺乏塑性变形,拉伸时应力易集中在裂纹尖端而不易缓和释放,为了消除集中的应力,裂纹就会迅速扩展和传播,并形成新的表面。
 
6K斜纹碳纤维布
(图示:6K斜纹碳纤维布)
 
  碳纤维的断裂机理有两种:脆性断裂和剪切断裂,脆性断裂一般发生在微晶尺寸较小的高强碳纤维中;而剪切断裂主要发生在微晶尺寸较大、压缩强度较低的高模碳纤维中。
 
  碳纤维的拉伸强度和弹性模量与碳化温度的具有一定的关系,拉伸强度随着热处理温度的升高呈现先增高后降低的趋势,在1600℃左后强度出现最大值,而在2000-3000℃拉伸强度呈现平稳趋势。而弹性模量则随着处理温度的升高而逐渐增高,这主要是由于碳纤维在高温条件下,结晶度、取向度和石墨化程度均增大。
  从上图可知,PAN基高模碳纤维的性能与PAN基高强碳纤维的性能具有一定的差距。从M40到M50碳纤维的拉伸强度略有降低,但弹性模量大大提高;而从M35J到M65J碳纤维的强度虽然也略有降低,但相比于M系列已经大大提高了,弹性模量从343GPa增加到640GPa,增长了将近一倍,纤维的直径也在趋于细旦化,从6.5μm降低到了4.7μm。T300到T1000G强度提高了近一倍,而模量提高的幅度很小,强度最高的T1000G的模量值也仅达到了294GPa。

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