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Caractéristiques, principaux produits, propriétés et applications des composites en fibre de carbone 2023-05-30

1. Préface

La fibre de carbone fait référence à la fibre à haute résistance et à haut module avec une teneur en carbone supérieure à 90 %. La résistance aux températures élevées est la première parmi toutes les fibres chimiques. Il est fait de fibres acryliques et de viscose comme matière première et oxydé et carbonisé à haute température.

Caractéristiques du matériau : la fibre de carbone est principalement composée d'éléments de carbone, avec une résistance à haute température, une antifriction, une conductivité électrique, une conductivité thermique et une résistance à la corrosion, etc. Elle est de forme fibreuse, douce et peut être transformée en divers tissus, et présente une résistance et un module élevés le long de l'axe de la fibre en raison de sa structure microcristalline en graphite le long de l'axe de la fibre avec une orientation intéressante. La faible densité des fibres de carbone se traduit par une résistance spécifique et un module élevés. La fibre de carbone est principalement utilisée comme matériau de renforcement composé de résines, de métaux, de céramiques et de carbone pour fabriquer des matériaux composites avancés.

Les composites de résine époxy renforcés de fibres de carbone ont la résistance spécifique et le module les plus élevés parmi les matériaux techniques existants.


2. Performances

(1) Propriétés mécaniques

Les composites en fibre de carbone ont une résistance à la traction élevée, un module élevé, une faible densité, une résistance spécifique élevée et un module spécifique élevé. Par rapport aux matériaux métalliques traditionnels, les composites en fibre de carbone sont légers, très résistants et très résistants, et présentent des avantages évidents. Par rapport aux composites de fibres à base de silice, qui sont également de nouveaux matériaux, la résistance à la traction des fibres à base de carbone est environ 3 à 7 fois plus élevée. Le module d'élasticité de la fibre à matrice de carbone est supérieur à celui de la fibre à matrice de silicium, de sorte que la déformation du composite en fibre de carbone est plus faible sous la même charge externe et la rigidité de ses pièces est supérieure à celle des pièces composites en fibre à matrice de silicium. L'allongement à la rupture de la fibre de carbone à haut module est d'environ 0,5 %, celui de la fibre de carbone à haute résistance est d'environ 1 %, celui de la fibre à base de silice est d'environ 2,6 % et celui de la résine époxy est d'environ 1,7 %, donc la résistance de La fibre des composites en fibre de carbone peut être pleinement exercée.

En raison de la fragilité de la fibre de carbone et de ses mauvaises performances d'impact, le mode de dommage par traction des composites en fibre de carbone appartient aux dommages fragiles, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de déformation plastique évidente avant l'arrachement et que la courbe contrainte-déformation est droite, ce qui est similaire à la fibre de verre, sauf que le module est plus élevé et l'allongement à la rupture est inférieur à celui de la fibre de verre. Les composites en fibre de carbone ont une bonne résistance aux températures élevées et basses. Dans l'isolement de l'air (protection contre les gaz inertes), 2000 ° C a encore de la résistance et l'azote liquide ne se brise pas.

(2) Résistance à la corrosion

Les composites de fibres de carbone peuvent être oxydés par des agents oxydants puissants tels que l'acide nitrique concentré, l'acide hypochloreux et le dichromate, mais l'effet des acides et des bases généraux sur eux est très faible, ils ont donc une meilleure résistance à la corrosion que les composites de fibres à base de silicium. Les composites en fibres de carbone ne réagissent pas à l'hydrolyse dans l'air humide comme les composites en fibres à base de silicium et ont une bonne résistance à l'eau et au vieillissement à l'humidité et à la chaleur. De plus, il présente également les caractéristiques de résistance à l'huile, de résistance aux radiations et de décélération du mouvement des mots.


3. Application de composites en fibre de carbone

Grâce à leurs excellentes performances, les matériaux composites en fibre de carbone ont été largement utilisés dans divers domaines, principalement dans l'aérospatiale, l'automobile, l'ingénierie de renforcement structurel, le développement des nouvelles énergies, les produits de loisirs, etc.


(1) Aérospatiale

Les matériaux composites en fibre de carbone sont principalement utilisés dans l'industrie aérospatiale, car le coût de lancement d'un engin spatial est proportionnel à son poids. La question la plus importante est donc de savoir comment réduire le poids de l'engin spatial tout en garantissant ses performances. Les composites en fibre de carbone présentent les avantages d'une résistance spécifique élevée, d'un module spécifique élevé et d'une plage de températures de fonctionnement élevée. Ils ont été utilisés dans l'industrie aérospatiale. Les coques, les composants internes, les structures et les moteurs aérospatiaux sont presque tous constitués de composites en fibre de carbone. Ces dernières années, à mesure que le coût de fabrication des composites en fibre de carbone diminuait, les avions militaires et civils ont commencé à utiliser ce matériau à grande échelle pour réduire considérablement la masse du mécanisme de la cellule, améliorer l'aéroélasticité et améliorer les performances globales de l'avion.

Selon les statistiques, à l'heure actuelle, l'utilisation de matériaux composites en fibre de carbone dans les petits avions d'affaires et les hélicoptères représente 70 à 80 %, 30 à 40 % dans les avions militaires et 15 à 50 % dans les gros avions de passagers. Prenez par exemple le B777 de Boeing, la proportion de matériaux composites en fibre de carbone utilisée dans ce type d'avion atteint 9 %. Ces matériaux composites avancés sont principalement utilisés dans la queue, les volets, les ailerons, les antennes, les carénages, les nacelles et les poutres de plancher ainsi que d'autres composants, notamment : le caisson d'aile à surface stabilisée verticale, le caisson d'aile de queue plat, le gouvernail de direction, la gouverne de profondeur, les panneaux muraux avant et de bord de fuite. , poutres de plancher, ailerons extérieurs, volets extérieurs, volets, volets, revêtement de carénage, spoilers intérieurs et extérieurs, panneaux de bord de fuite, nacelles moteurs, carénages de support moteur, trappe de train avant, bord d'attaque fixe, radôme radar, etc.

(2) Automobiles

Les recherches du Laboratoire des systèmes de matériaux sur les matériaux destinés à alléger les véhicules et à réduire les coûts de production ont montré que pour chaque réduction de 10 % de la masse du véhicule, la consommation de carburant peut être réduite de 6 %. Parmi les matériaux existants, le CFRP a le meilleur effet d'allègement ; couplé au développement rapide de la conception automobile et de la technologie des composites. Tout cela a rendu l’application du CFRP dans la construction automobile beaucoup plus rapide que prévu.

Xiamen LFT développe et produit de la fibre de carbone depuis plus de 10 ans. Les fibres de carbone sont tissées en tissus puis infiltrées de résines spéciales pour fabriquer un préimprégné, qui est ensuite découpé en différentes tailles selon les besoins de fabrication. Le CFRP qui en résulte présente des performances extrêmement élevées.



Voici les produits finis fabriqués à partir de nos matériauxï¼


Carrosserie


Poignée de porte


Salle des machines


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