[服務(wù)項目]主題： 3D打印加工淺談碳纖維材料 ... 發(fā)布者： 金屬3D打印企業(yè)
12/15/2016
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3D打印加工淺談碳纖維材料
碳纖維是含碳量高于90%的無機(jī)高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。3D打印加工企業(yè)指出，碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個碳原子，排列不如石墨那樣規(guī)整，層與層之間借范德華力連接在一起。
通常也把碳纖維的結(jié)構(gòu)看成由兩維有序的結(jié)晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能影響較大。
當(dāng)孔隙率低于某個臨界值時，孔隙率對碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度無明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%范圍內(nèi)時，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強(qiáng)度大約降低7%。通過對碳纖維環(huán)氧樹脂和碳纖維雙馬來亞胺樹脂層壓板的研究看出，當(dāng)孔隙率超過0.9%時，層間剪切強(qiáng)度開始下降。由試驗得知，孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并顯著降低了層合板中層間界面的面積。當(dāng)材料受力時，易沿層間破壞，這也是層間剪切強(qiáng)度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應(yīng)力集中區(qū)，承載能力弱，當(dāng)受力時，孔隙擴(kuò)大形成長裂紋，從而遭到破壞。
即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養(yǎng)護(hù)周期運(yùn)用不同的預(yù)浸方法和制造方式），它們也表現(xiàn)處完全不同的力學(xué)行為。力學(xué)性能隨孔隙率的增加而下降的具體數(shù)值不同，表現(xiàn)為孔隙率對力學(xué)性能的影響離散性大且重復(fù)性差。由于包含大量可變因素，孔隙對復(fù)合材料層壓板力學(xué)性能的影響是個很復(fù)雜的問題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學(xué)性能；靜態(tài)或者動態(tài)的荷載。
相對于孔隙率和孔隙長寬比，孔隙尺寸、分布對力學(xué)性能的影響更大些。并發(fā)現(xiàn)大的孔隙（面積>0.03mm2）對力學(xué)性能有不利影響，這歸因于孔隙對層間富膠區(qū)的裂紋擴(kuò)展的產(chǎn)生影響——3D打印粉末公司友情指出
要想得到質(zhì)量好碳纖維，需要注意一下技術(shù)要點：
第一點：
實現(xiàn)原絲高純化、高強(qiáng)化、致密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務(wù)。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始。原絲質(zhì)量既決定了碳纖維的性質(zhì)，又制約其生產(chǎn)成本。優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件。
第二點：
雜質(zhì)缺陷至少化，這是提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說，提高強(qiáng)度的過程實質(zhì)上就是減少、減小缺陷的過程。
第三點：
在預(yù)氧化過程中，保證均質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時間。這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。
第四點：
研究高溫技術(shù)和高溫設(shè)備以及相關(guān)的重要構(gòu)件。高溫炭化溫度一般在1300到1800℃，石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的溫度下操作，既要連續(xù)運(yùn)行、又要提高設(shè)備的使用壽命，所以研究新一代高溫技術(shù)和高溫設(shè)備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護(hù)、無氧狀態(tài)下進(jìn)行的微波、等離子和感應(yīng)加熱等技術(shù)。
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最后更新: 2016-12-15 10:05:03
