本篇文章給大家談?wù)勌祭w維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些,，以及碳纖維工藝產(chǎn)品對應(yīng)的知識(shí)點(diǎn),，希望對各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔，本文目錄一覽：,，1、,，碳纖維的主要產(chǎn)品，2,、,，碳纖維制品有哪些,？，3,、,，碳纖維產(chǎn)品用于制作什么？
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碳纖維的主要產(chǎn)品
碳纖維除碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些了用于航空航天領(lǐng)域,、國防軍事領(lǐng)域和體育用品外，汽車構(gòu)件,、風(fēng)力發(fā)電葉片,、建筑加固材料、增強(qiáng)塑料,、鉆井平臺(tái)等碳纖維新市場也被正在運(yùn)用,。此外還運(yùn)用在壓力容器、醫(yī)療器械,、海洋開發(fā),、新能源等領(lǐng)域。 碳纖維的其它應(yīng)用包括機(jī)器部件,、家用電器及與半導(dǎo)體相關(guān)的設(shè)備的復(fù)合材料的生產(chǎn),，可以用來起到加強(qiáng)、防靜電和電磁波防護(hù)的作用,。另外,，在X射線儀器上碳纖維的應(yīng)用可以減少人體在X 射線下的暴露。
壓力容器
壓力容器采用碳纖維復(fù)合材料制作,，主要用在汽車的壓縮天然氣罐上,，而且還用在救火隊(duì)員的固定式呼吸器上。CNG罐源于美國和歐洲國家,，日本和其碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些他的亞洲國家也對這項(xiàng)應(yīng)用表現(xiàn)出了極大的興趣,。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片 世界上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)額定功率越來越大，與其相適應(yīng)的風(fēng)機(jī)葉片尺寸也越來越大,。為了減少葉片的變形,，在主乘力件如軸承和葉片的某些部位采用碳纖維來補(bǔ)充其剛度。中國‘十五’期間的風(fēng)機(jī)裝機(jī)總?cè)萘恳堰_(dá)到1,。5G瓦,，因而碳纖維在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片上的應(yīng)用前景看好。
碳纖維在風(fēng)能,、核能和太陽能等新能源領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景,。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率超過3MW，葉片長度超過40米時(shí),，傳統(tǒng)玻璃纖維復(fù)合材料的性能已經(jīng)趨于極限,，采用碳纖維復(fù)合材料制造葉片是必要的選擇。只有碳纖維才能既減輕葉片的重量,，又能滿足強(qiáng)度和剛度的要求,。
碳纖維布
碳纖維布又稱碳素纖維布，碳纖布,，碳布,，碳纖維織物,，碳纖維帶，碳纖維片材（預(yù)浸布）等 ,。 碳纖維布是一種單向碳纖維產(chǎn)品,，通常采用12K碳纖維絲織造。重量最輕的是1K碳布,，中國碳纖維車架單車、三角架基本使用3K碳布,。1K碳纖維管材由于從碳絲的等級(jí),，樹脂的成分，碳布的密度,，成型的壓力溫度等等工藝都非常嚴(yán)格,，1K碳布價(jià)格是3K碳布的3倍?？商峁﹥煞N厚度：0.111mm（200g）和0.167mm（300g）,。碳纖維布強(qiáng)度高，密度小,，厚度薄,，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。碳纖維廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類型,、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固,。
碳纖維復(fù)合材料抽油桿
有關(guān)數(shù)據(jù)表明，至2008年有8%到10%更新或新增的抽油桿用碳纖維復(fù)合材料抽油桿取代,，共需碳纖維320到420t,。預(yù)測至2010年如果按15%的取代量計(jì)算，則碳纖維消耗量可達(dá)624噸,。
1994年至2002年左右,，碳纖維制作國家電網(wǎng)電纜的使用案例多處。同時(shí),，碳纖維發(fā)熱產(chǎn)品,，碳纖維采暖產(chǎn)品，碳纖維遠(yuǎn)紅外也越來越多的被重視,。
碳纖維制品有哪些？
1971年碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些,，TORAY成了世界上第一人制造商,，從事PAN基碳纖維碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些的人型工業(yè)化生產(chǎn)，并將其產(chǎn)品命名為“TORAYCA”,，是TORAY碳纖維的縮寫,。目前,，TORAY是全球生產(chǎn)和營銷碳纖維的領(lǐng)導(dǎo)者。
目前,，全世界主要生產(chǎn)兩種碳纖維,。一個(gè)是PAN基碳纖維以聚丙烯腈為原料，另一個(gè)是瀝青基的碳纖維,，由煤,、石油利合成瀝青蒸餾而成瀝青，然后再聚合成纖維,。
在強(qiáng)度上PAN基的碳纖維要優(yōu)丁瀝青基的碳纖維,，因此在全世界的碳纖維生產(chǎn)中占有絕對性的壓倒優(yōu)勢。
1．碳纖維的生產(chǎn)工藝
對于碳纖維的生產(chǎn)工藝,，當(dāng)生產(chǎn)PAN基碳纖維的時(shí)候,，被稱為“母體”的聚丙烯腈纖維首先要通過聚合和紡紗工藝加工聚丙烯腈而成。然后,，將這些母體放入氧化爐中在200到300攝氏度進(jìn)行氧化,。另外，還要在碳化爐中,，在溫度為1000到2000攝氏度間進(jìn)行碳化制成碳纖維,。除了常規(guī)類型的細(xì)碳纖維之外，PAN基碳纖維還包括粗纖維,，被稱為“人絲束類型碳纖維”,，這種粗纖維的生產(chǎn)成本比較低。
2．碳纖維特性
正如通常人們所說的,，碳纖維比鋁還要輕比鋼還要硬,，它們的比重是鐵的四分之一，比強(qiáng)度是鐵的十倍,。通過與其它纖維的這種比較,，碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些你就可以初步了解碳纖維的特性。還有,，碳纖維首先是一種物質(zhì),，是由和鉆石同等材質(zhì)的碳制成的。出于這種原因,，另外還有在優(yōu)越的抗張強(qiáng)度利抗拉模量,，碳纖維在化學(xué)組成上非常穩(wěn)定，并且具有高抗腐蝕性,。碳纖維的其它特性包括高度的X射線穿透性,，較高的抗化學(xué)，抗熱和抗低溫能力,。
碳纖維的這些特性也就意味著碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些他們可以被應(yīng)用于很多的領(lǐng)域,。主要的應(yīng)用包括體育運(yùn)動(dòng),，例如高爾大球棒和釣魚桿；航空應(yīng)用包括飛機(jī)元件,；和工業(yè)應(yīng)用,。隨著工業(yè)的不斷進(jìn)步，人們正在尋找很多具有新能的材料,，碳纖維的需求在逐漸增長,，廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備、壓力容器,、土木工程和建筑材料,、能源、其它新的工業(yè)應(yīng)用上,。碳纖維的生產(chǎn)成本也在逐漸降低,，加工技術(shù)趨向多元化,，制造商可以按照具體的應(yīng)用提供一系列的碳纖維產(chǎn)品,。所有的這些都支撐了以工業(yè)應(yīng)用為中心的新型應(yīng)。
3．碳纖維的產(chǎn)品形式及制造工藝
碳纖維有四種產(chǎn)品形式碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些：纖維,，布料,，預(yù)浸料坯，和切短纖維,。布料指的是由碳纖維制成的織品,。預(yù)浸料坯是一種產(chǎn)品，是將碳纖維按照一個(gè)方向一致排列,，并將碳纖維或布料剛樹脂浸泡使其轉(zhuǎn)化成片狀,。切短纖維指的是短絲。
按照不同的配比,，這些產(chǎn)品和樹脂一起應(yīng)用將形成碳纖維強(qiáng)化塑料(CFRP),。
將樹脂附在纖維上可以制成壓力容器和軋滾，將它們纏繞在一個(gè)芯兒上,，然后進(jìn)行塑化或硬化處理,。這種方法被稱為“纏繞成型法”。
將布料放入一個(gè)模型中,，然后剛樹脂浸泡,，可以川米生產(chǎn)卡=乍和劃艇的車身部分。這就是所說的“樹脂轉(zhuǎn)注成型法(RTM)”,。
飛機(jī)元件的制造是通過在高壓釜中給預(yù)浸料坯加熱,，加壓和塑化成型而成的。將預(yù)浸料坯纏繞在一個(gè)芯兒上,，然后將其加熱和塑化,，這就是所說的“薄片纏繞法”,，用這種方法可以用來制成高爾夫球棒利釣魚桿。短絲與樹脂混合可以形成混合物,，經(jīng)過加工后可以生產(chǎn)山機(jī)器元件和其它產(chǎn)品,。
過去，預(yù)浸坯料是應(yīng)用最廣泛的碳纖維形式,，通過在反應(yīng)釜內(nèi)利用薄片纏繞法預(yù)制而成,。然而，近來,，隨著新的工業(yè)應(yīng)用的開發(fā),，纖維纏繞成型法，混合物和其他的預(yù)制方法得到了更加廣泛的發(fā)展,。像RTM這樣的成型法的應(yīng)用,，使得制造商可以更加有效地制成大型產(chǎn)品。碳纖維與最合適的樹脂及預(yù)制工藝的結(jié)合使得碳纖維的應(yīng)用更加具有吸引力,。
4．應(yīng)用的發(fā)展
目前,，各種應(yīng)用占碳纖維年需求的比例如下：體育應(yīng)用大約為30％，航空應(yīng)用為10％,，工業(yè)應(yīng)用為60％,。
體育應(yīng)用中的三項(xiàng)重要應(yīng)用為高爾夫球棒，釣魚桿和網(wǎng)球拍框架,。目前,，據(jù)估計(jì)每年的高爾大球棒的產(chǎn)量為3400萬。按照《國家利地區(qū)分類,，這些高爾大球棒主要產(chǎn)地為美國,，中國，日本和中國臺(tái)北,，美國和日本是高爾夫球棒的主要消費(fèi)地占80％以上,。全世界40％的碳纖維高爾大球椿都是由TORAY的碳纖維制成的。
全世界碳纖維釣魚桿的產(chǎn)量人約為每年2000萬副,，這就意味著這種應(yīng)用對碳纖維有著穩(wěn)定的需求,。
網(wǎng)球拍框架的市場容量人約為每年600萬副。其它的體育項(xiàng)目應(yīng)用還包括冰球棍,，滑雪杖,，射箭，和自行車,，同時(shí),，碳纖維還應(yīng)用在劃船，賽艇，沖浪,，和其它的海洋運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中,。
在1 992年問，航空應(yīng)川中對碳纖維的需求開始有所減少,，主要是受到了商業(yè)飛機(jī)業(yè)衰退的影響,，但是在1995早期有得到了迅速的恢復(fù)?；謴?fù)的主要原因是由于生產(chǎn)效率在整體上都得到了提升,，同時(shí)也開始全力生產(chǎn)波音777飛機(jī)，TORAY的碳纖維被用做結(jié)構(gòu)材料,，包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁,，這兩部分結(jié)構(gòu)是如此的重要，如果他們受損,，那么整個(gè)飛機(jī)在飛行的過程中就可能墜毀,。這些材料被稱為“首要的結(jié)構(gòu)材料”，因?yàn)樗麄兪侨绱说闹匾?，所以對他們的質(zhì)量要求是極其苛刻的,。對于波音777飛機(jī)，TORAY是波音公司指定的唯一有資格的碳纖維制造商,。
歐洲空客也在他們的飛機(jī)上使用了大量的碳纖維,，TORAY的TORAYCA碳纖維有望將被大量地應(yīng)用在他們的新型客機(jī)A380上,。
在工業(yè)領(lǐng)域,，碳纖維的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，作為材料,，它們正在替代金屬和混凝土來滿足環(huán)境,、安全和能源要求，在工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量正在呈現(xiàn)上升趨勢,。
在土木工程和建筑領(lǐng)域,，應(yīng)用碳纖維的抗震修復(fù)和加強(qiáng)法是一項(xiàng)主要突破，正在此領(lǐng)域得劍更加廣泛的推廣,。在鐵路建筑中,，大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來會(huì)有很好的應(yīng)用，這些也將是很有前景的應(yīng)用,。壓力容器主要用在汽車的受壓大然氣(CNG)箱上,，如圖所示，還用在救火隊(duì)員的固定式呼吸器(SCBA)上,。CNG罐源于美國和歐洲國家,，現(xiàn)在日本和其他的亞洲國家也對這項(xiàng)應(yīng)用表現(xiàn)山了極大的興趣。
碳纖維的其它應(yīng)川包括機(jī)器元件,、家用電器,、微機(jī),、及與半導(dǎo)體相關(guān)的設(shè)備的復(fù)合材料的生產(chǎn)，可以用來起劍加強(qiáng),，防靜電,，和電磁波防護(hù)的作用，另外,，在X射線儀器市場上,，碳纖維的應(yīng)用可以減少人體住X射線下的暴露。
隨著碳纖維成本的連續(xù)降低,，和世界范同內(nèi)的環(huán)保要求的提高,，碳纖維開始被應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，將來它們會(huì)被應(yīng)用做尾部沸騰器,，發(fā)動(dòng)機(jī),，傳動(dòng)軸和燃料箱材料，在未來將有很好的前景,。
5．碳纖維市場的歷史
碳纖維的全方位商業(yè)化始丁20世紀(jì)70年代,，70年代是高爾大球棒和釣魚桿應(yīng)用的引入和發(fā)展時(shí)期，主要是在日本,。在80年代早期,，碳纖維開始被廣泛地川在客機(jī)和航空飛行器上作為結(jié)構(gòu)材料，主要是用在歐洲和北美,。
然后,，人們提高了對碳纖維的認(rèn)識(shí)，開始把它當(dāng)成一種高質(zhì)苗的材料,，并在20世紀(jì)80年代中期得到了飛速的增長,。在80年代中期，空客公司開始將CFRP作為首要的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用在它們的飛機(jī)上,，而且,，隨著碳纖維在網(wǎng)球和新的體育項(xiàng)目的應(yīng)用，碳纖維市場得劍了穩(wěn)步的擴(kuò)展,。盡管住1991年的海灣戰(zhàn)爭之后,，航空業(yè)的發(fā)展走向衰退，全球經(jīng)濟(jì)開始停止不前,，碳纖維的需求增長也趨向緩慢,，白90年代中期以斤，碳纖維的工業(yè)應(yīng)剛開始成為新的需求增長點(diǎn),。尤其是,，歐洲和北美開始將碳纖維應(yīng)用與壓力容器上，這種增長非常顯著，由丁1995年的神戶人地震,，加快了抗震加固應(yīng)用的需求,。在未來，預(yù)計(jì)碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?cè)重于工業(yè)應(yīng)用,，而且這一需求將會(huì)穩(wěn)步增加,。
另外，新一帶的航天計(jì)劃和與汽下相關(guān)的應(yīng)用都將促進(jìn)碳纖維的工業(yè)化應(yīng)用,。
6．供需狀況
在2004年,，常規(guī)型的碳纖維的產(chǎn)能約為25000 噸，其中75％由和日本相關(guān)的制造商生產(chǎn),。另外,，低成本的粗碳纖維一被稱為“人絲束類型”的碳纖維的產(chǎn)量也有幾千噸，人絲束類型已經(jīng)開始被用于低端的體育和工業(yè)應(yīng)用中,，同時(shí)也被應(yīng)用于過去只有玻璃纖維才涉及的領(lǐng)域,。
對丁碳纖維米說，通常所說的70％的宣布的產(chǎn)能是實(shí)際的產(chǎn)能,。所宣布的產(chǎn)能通常是以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品類型為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算的,，但是對于碳纖維，除了具有標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和模量的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之外,，還有很多其他的根據(jù)技術(shù)特性而定的等級(jí)產(chǎn)品,。纖維的粗度也不盡相同，因此,，按照產(chǎn)品類型和纖維粗度來劃分,，他們的產(chǎn)能是不同的。在生產(chǎn)多種產(chǎn)品的時(shí)候,，換產(chǎn)會(huì)很浪費(fèi)時(shí)間,。因此,，實(shí)際的產(chǎn)能通常會(huì)低于宣布的產(chǎn)能,。
從2003到2010年按照應(yīng)用和領(lǐng)域來劃分的全球需求和需求預(yù)測。到2010年的這段時(shí)間內(nèi),，碳纖維的需求將每年增長7.5%,。預(yù)計(jì)到2010年碳纖維的總需求量將達(dá)到32000噸。
碳纖維產(chǎn)品用于制作什么,？
由于技術(shù)限制碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些，碳纖維復(fù)合材料一直未能大量普及應(yīng)用,，但隨著國內(nèi)研究人員的不斷努力,，目前碳纖維可在以下幾個(gè)領(lǐng)域用于制造應(yīng)用碳纖維設(shè)計(jì)產(chǎn)品有哪些：
1、航空航天
碳纖維是火箭、衛(wèi)星,、導(dǎo)彈,、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上,，可大大減輕重量,，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力，如美國80年代研制的洲際導(dǎo)彈三級(jí)殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,。
2,、汽車材料
碳纖維材料也成為汽車制造商青睞的材料，在汽車內(nèi)外裝飾中開始大量采用,。碳纖維作為汽車材料,，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大,，重量僅相當(dāng)于鋼材的20%到30%,，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車制造采用碳纖維材料可以使汽車的輕量化取得突破性進(jìn)展,，并帶來節(jié)省能源的社會(huì)效益,。
3、體育用品
碳纖維運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域中,，像球桿,、釣魚竿、網(wǎng)球拍,、羽毛球拍,、自行車、滑雪杖,、滑雪板,、帆板桅桿、航海船體等運(yùn)動(dòng)用品都是碳纖維的主要用戶之一,。
4,、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片
碳纖維在風(fēng)能、核能和太陽能等新能源領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景,。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率超過3MW,，葉片長度超過40米時(shí)，傳統(tǒng)玻璃纖維復(fù)合材料的性能已經(jīng)趨于極限,，采用碳纖維復(fù)合材料制造葉片是必要的選擇,。只有碳纖維才能既減輕葉片的重量，又能滿足強(qiáng)度和剛度的要求,。
5,、土木建筑
碳纖維也應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑物,、鐵路公路橋梁、隧道,、煙囪,、塔結(jié)構(gòu)等的加固補(bǔ)強(qiáng)，在鐵路建筑中,，大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來會(huì)有很好的應(yīng)用,，這些也將是碳纖維很有前景的應(yīng)用方面。
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