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碳纖維板分層的原因分析

碳纖維復(fù)合材料憑借突出的性能優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)高端領(lǐng)域受到重視。常見(jiàn)的碳纖維復(fù)合材料制品類型有棒、管、板、輥、箱體和異形件等，其中碳纖維板的使用率較高，在航空航天、軌道交通、醫(yī)療設(shè)備、軍工裝備領(lǐng)域中相繼出現(xiàn)。

碳纖維板是如何制成的？

都說(shuō)碳纖維板強(qiáng)度高、模量高，而密度和質(zhì)量較輕，是非?？煽康男滦筒牧?，但是它也存在一定的弱點(diǎn)，比如分層。智上新材從而碳纖維行業(yè)的研究和生產(chǎn)已經(jīng)十多年，也碰到過(guò)碳纖維板分層剝落的情況，因此我們來(lái)做一個(gè)分析。

在分析原因之前，我們需要對(duì)碳纖維板的合成過(guò)程做一個(gè)了解。碳纖維復(fù)合材料由碳纖維和樹(shù)脂融合而成，最初為預(yù)浸料/帶形式，其中樹(shù)脂是起到連接的作用，將碳纖維緊密粘合在一起。

說(shuō)完碳纖維預(yù)浸料，碳纖維板的加工過(guò)程離不開(kāi)鋪層這個(gè)概念。預(yù)浸料一般為0.2mm厚，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行多方向鋪層，達(dá)到碳纖維板所需厚度，再進(jìn)過(guò)熱壓罐高溫成型，請(qǐng)記住這個(gè)鋪層的工藝。

碳纖維板分層的原因分析

通過(guò)顯微鏡的微觀圖，短切和粉末碳纖維與樹(shù)脂的排列分布較為均勻，但少部分位置還是會(huì)有填充不到位的情況。用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是碳纖維復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，整體呈各向異性，那再到碳纖維制品時(shí)，內(nèi)部離散型也很突出。

另外，上面也說(shuō)到鋪層這個(gè)工藝，這道工序手工配合機(jī)械完成的，即便排出碳纖維預(yù)浸料本身的空隙來(lái)說(shuō)，鋪層過(guò)程中也可能留有間隙的情況。碳纖維板出現(xiàn)分層，原因就是間隙沒(méi)有消除掉。碳纖維原絲與樹(shù)脂的粘合性下降，鋪層之間的間隙增大，都是可能的。

碳纖維復(fù)合材料受力沖擊的時(shí)候材料結(jié)構(gòu)會(huì)呈現(xiàn)脫粘分層，持續(xù)受力分層情況會(huì)擴(kuò)展、屈曲直致整體結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞。在進(jìn)行碳纖維板加工時(shí)，存在著垂直于纖維鋪層方向的軸向力，使得其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，那么當(dāng)這個(gè)應(yīng)力大于樹(shù)脂與碳纖維結(jié)合的強(qiáng)度，那么就會(huì)呈現(xiàn)斷裂分層的景象，并且隨著應(yīng)力越大，分層景象會(huì)更加重大。

另外熱壓罐高溫成型過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)碳纖維板分層的問(wèn)題，主要是因?yàn)閴毫蜏囟瓤刂撇坏轿?。不過(guò)這道工序是依靠設(shè)備自動(dòng)完成，發(fā)生的可能性較小。