碳纤维复合材料是如何制成的？

碳纤维复合材料由碳纤维、环氧树脂或其他树脂制成，有时也由金属制成。它们的制造方式在很大程度上取决于所需的性能和预期用途。它们可以制成单向、双向或准各向同性的，并且可以根据需要制成不同的形状和尺寸。碳纤维复合材料的制造工艺包括纤维缠绕、拉挤成型、配套工具、树脂转移和高压釜加工。

在这篇博文中，我们将定义什么是碳纤维复合材料，并简要介绍它们的制造方法。

什么是碳纤维复合材料？

碳纤维本质上是一种绞合材料，通常包含数千根单独的石墨纤维。它是一种重量轻且极其耐用的材料。碳纤维复合材料在密度为 20% 时的强度和刚度约为钢的 60%，在密度为 56% 时的强度和刚度是铝的约 1.7 倍，使其成为许多部件的优良制造材料。工程师和设计师将选择碳纤维复合材料用于要求苛刻的应用，因为它们具有高刚度和重量强度，并且允许在零件内的特定位置和方向调整物理特性。 

碳纤维的好处

碳纤维复合材料具有多种优点。一个好处是它们比其他材料更耐用。碳纤维的其他一些好处包括：

• 重量抗拉强度高
• 高刚度重量
• 低热膨胀
• 高耐化学性
• X 射线半透明

碳纤维是如何制造的

碳纤维是一种复合材料，由化学和机械过程结合而成。该过程从拉伸长纤维开始，然后将其加热到非常高的温度，不允许与氧气接触以防止它们燃烧。这会导致发生碳化，驱走大部分非碳原子。

然后将纤维在各种专有气氛中加热到高温，引起分子之间的化学反应并将它们转化为碳化物，从而增强纤维的导电性并使其更坚固。该过程的细节取决于产品所需的特性和用途。一旦这个过程完成，这些纤维就可以用于从体育用品到设备和汽车零件的各种产品中。 

碳纤维复合材料制造工艺

碳复合材料有多种不同的制造工艺，包括：长丝缠绕、拉挤成型、湿法铺层、真空袋装、树脂转移和配套工具 选择的工艺取决于应用。

长丝缠绕

在长丝缠绕中，碳纤维缠绕在旋转的心轴上。这个过程非常适合制造具有光滑曲面的结构部件，如赛车车身和皮划艇。它还允许工程师轻松控制钢筋在成品中的放置位置。正因为如此，碳纤维复合材料长丝缠绕的细节取决于所需的产品。

拉挤工艺

拉挤成型工艺通过将浸渍树脂的粗纱拉过加热的树脂浴来制造特定尺寸和形状的碳纤维复合材料。用这种方法制造的碳纤维复合材料的制造方式在很大程度上取决于所需产品的性能和用途。

湿铺层、真空袋装和树脂转移

在这些过程中，将用环氧树脂润湿的碳纤维布和/或单向材料放置在形状像所需部件的工具上。在湿铺法中，多余的树脂被机械去除，通常使用柔性刮刀或刮刀。通过真空袋装袋，将袋子或薄膜放置在零件上，并通过真空去除多余的树脂。树脂转移是将碳纤维布和袋子组装在工具上后，通过真空将树脂转移到零件中。

结论

碳纤维复合材料是许多组件的优良制造材料，因为它们能够根据碳纤维在成品中的放置位置提供不同的物理性能。每个组件的制造方式将取决于它需要多少刚度或加固，最终，这个过程归结为所需产品的用途。