不锈钢复合板发展

第一篇：不锈钢复合板发展

不锈钢复合板标准

《不锈钢复合板》检验工厂标准

1、范围

本标准规定了采用粘结法生产的不锈钢复合钢板和钢带的分类、尺寸、技术要求、验收规则、试验方法、包装、标志及质量证明书等。

本标准适用以不锈钢做复层、碳素钢镀锌板做基层的厚度在0.8～1.5mm的复合钢板和钢带。

2、定义

2.1 不锈钢复合钢板和钢带：以碳素钢镀锌板为基层，采用粘结法在其一面或两面整体地连续地包覆一定厚度不锈钢的复合材料。

2.2 复层：复合钢板中接触工作介质起耐腐蚀作用的不锈钢层。

2.3 基层：复合钢板中主要承受结构强度的碳素钢或低合金钢。

2.4 结合率：复合钢板复基层间呈冶金焊合状态的面积占总界面面积的百分率。

2.5 内弯、外弯：不锈钢复层在弯曲圆弧内侧的冷弯试验叫内湾。复层在外的叫外弯。

3、尺寸外形偏差

4、技术要求

基层钢板应是符合各自相应标准的合格钢板，应有质量证明书或复印件，未经需方同意，复层不锈钢板不得并接。

5、复合钢板技术性能

6、冷弯性能

7、表面质量

复合钢板(带)复层表面不得有气泡、裂纹、夹杂、折叠等缺陷，允许研磨清除上述缺陷，但清除后应保证最小厚度。基层表面质量应符合相应标准的规定。

8、交货状态

复合钢板应经热处理，复层表面应经酸洗钝化或抛光处理交货。根据供需双方协议亦可以热轧状态交货。

9、检验项目及方法

10、包装、标志及质量证明书

10.1 复合钢板和钢带的包装标志及质量证明书应执行GB/T247标准的规定。 10.2 复合钢板和钢带的包装应采取适当方式，以避免复板的擦伤、划伤。 10.3 复合钢板和钢带应在每张钢板复层的同一部位做产品标志。

第二篇：2205、Q235B双向不锈钢复合板焊接工艺(网上资料)

焊接工艺

在焊接工艺评定的基础上，母液桶的制安正式开始。施工程序如下：

4.1选择焊接方式及焊接材料，见下表：

注：以上适用于所有焊缝。

焊接材料入库时，应仔细核对合格证、质量证明书，符合相应标准后才能投入使用。将焊材存放在干燥、通风良好、温度>5℃，且空气相对湿度<60%的库房内;设置焊材二级库，并由保管员专门负责焊材的保管、烘烤、发放和回收，并做好各种记录;焊条使用前按说明书的要求进行烘烤，然后存放到100～150℃恒温箱里随用随取;焊条使用超过4小时应重新烘烤，并且重复烘烤不得超过两次;焊工凭焊接技术员签发的领料单领取焊材。

4.2坡口加工(坡口样式见表3.3)

现场复材面和过渡层都采用等离子弧切割方法开制坡口，并用磨光机进行修磨。应避免将切割熔渣溅落在母材表面上，坡口表面应平整、光洁。基层采用板式坡口机。

4.3焊前清理

焊前应采用机械方法及有机溶剂，将焊接坡口内外两侧至少各20mm范围内的油、漆、锈、垢、毛刺、氧化膜等清除干净，且坡口表面不得有裂纹、夹层等缺陷;多层多道焊时，必须清除前道焊缝表面的熔渣和缺陷等。为防止焊接飞溅物污染不锈钢表面，应在坡口两侧各100mm范围内涂上石灰水。

4.4组对

为避免增加内应力和产生应力集中，内外壁应尽量平齐，其内壁错边量不宜超过壁厚的10%，且不大于0.5mm;不得对焊接接头进行加热校正，不得用强力对口。厚度相同(基材与复材厚度均相同)的不锈钢复合钢板焊件的装配，应以复材表面为基准。厚度不同(或复材厚度不同，或基材厚度不同，或两者均不同)的不锈钢复合钢板焊件的装配基准，按设计图样的规定执行。

4.5定位焊

定位焊缝只允许焊在基层母材上，且应由持证焊工承担。若发现定位焊缝出现裂纹或其它不允许存在的缺陷时，应予铲除，并移位再焊。

4.6正式焊接

1)焊接规范参数见表3.4：

采用磨光机进行清根，层间温度<100℃。

2)焊接顺序：基层——过渡层——复层。焊接复层前应用磨光机清根，深度2mm。为防止飞溅破坏复层表面，焊接前应涂白垩粉予以保护，复层焊接时应尽量采用快速焊。

3)焊接注意事项

a.不得用碳钢焊材、低合金钢焊材在复层母材、过渡焊缝和复层焊缝上施焊。

b.过渡焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材，且应盖满基层焊缝和基层母材。

c.过渡层焊缝在复层侧距材质分界线距离宜为0.5-1.5mm，在基层侧距材质分界线距离宜为1.5-2.5mm。

d.基材的焊接

焊接基材时，其焊道不得触及和熔化母材。先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2mm。

e.过渡层的焊接

焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金属的熔入量，即降低熔合比。为此，应采用较小直径的焊条及较小的焊接线能量，过渡层的厚度应不小于2mm。

f.复材的焊接

复材焊缝表面，应尽可能与复材表面保持平整、光顺。对接焊缝的余高，应不大于1.5mm。角焊缝的凹凸度及焊脚高度，应符合设计规定。

g.复材的表面质量保护

在施工过程中，应注意保护复材的表面质量。在卷板、校圆时，应将滚轴表面清理干净，去除锈、毛刺并修磨平整，对上滚筒应进行软保护;卷板时，复层应朝上;不得用铁锤锤击复材表面;要防止焊接飞溅物损伤复材表面;不得在复材表面随意引弧、焊接卡具、吊环及临时支架等。

焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物及其它污物。必要时应对焊缝进行局部修整。

h.纵缝(不包括封头拼缝)两端过渡层留30-50mm不焊，等环焊缝基层焊完后和环焊缝的过渡层一起焊接后焊;复层焊缝两端留60-100mm不焊，等环焊缝基层和过渡层焊完后与环焊缝的复层一起焊接或先于环焊缝的复层焊接，但注意不要焊成了十字焊缝。

i.焊接过渡层和复层时先焊两侧，再焊中间焊道，两相临焊道之间重叠1/3～1/2，但应注意焊条摆动的幅度不要太大，摆动幅度一般为焊条直径的0.5～1.0倍;复层焊缝表面应平滑，焊道凹陷深度不大于1.5mm，焊缝金属与母材应平缓过渡，不能形成台阶。对不符合要求的焊缝可以用小直径焊条补焊再用砂轮修磨。

4.7焊接注意事项：

a.气象管理

1)现场作业，氩弧焊时风速≥2m/s，手工电弧焊时风速≥8m/s应采取防风措施。

2)焊接电弧1米范围内的相对湿度>90%，室外作业在下雨时应停止施焊。

3)当母材表面潮湿，或下雨、刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。

b.焊工代号管理

1)参与本工程施工的焊工进行统一编号，代号一经确定，在施工过程中不再变动，一名人员离岗后，与其对应的代号即相应空缺。

2)焊工将本人焊口焊完后应进行清理，经自检合格后在焊缝附近用记号笔作上永久性标记。

c.为防止合金元素的氧化和烧损，降低焊接残余应力，避免产生晶间腐蚀，同时防止热裂纹的产生，在保证焊透和熔合良好的条件下，应适当选用小电流、短电弧、快焊速、窄焊道和多层多道焊工艺，并应控制层间温度不超过100℃。

d.施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满。多层焊的层间接头应错开。

e.焊接时注意焊接顺序，尽量采用对称焊接。

f.焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物及其它污物。必要时应对焊缝进行局部修整。

g.铁素体测量：为确保焊缝中铁素体的含量符合设计要求和规范规定，每焊完一层，我们用德国菲希尔公司生产的MP-30铁素体含量测定仪，对焊缝的铁素体含量进行测量，测定的铁素体含量均在45-55%之间，结果表明，焊缝的双相比例是合格的。

4.8外观检查

外观检查采用目视或4-10倍放大镜检查，检查率为100%。

焊缝外形和几何尺寸应符合设计规定。

焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、未焊透、未熔合、弧坑、夹渣、飞溅物等缺陷;因属于不锈钢，焊缝不允许有咬边。

对接焊缝的余高不超过1.5mm。角焊缝的焊脚尺寸应为组对接头中较薄件的厚度，焊缝与母材应圆滑过渡。

4.9酸洗钝化

焊缝表面清理后，对焊缝复层表面，应进行酸洗钝化。

4.10内部质量检查

焊缝内部质量检测方法、比例及合格级别，执行设计文件规定。

对焊缝无损检验发现的缺陷，应分析原因消除缺陷后再进行补焊，并对补焊处用原规定的方法进行检验;焊缝返修应采用与正式焊接相同的焊接材料及工艺。返修后的焊缝应修磨成与原焊缝基本一致，并按原无损检测要求检验。当同一部位的返修次数超过两次时，应制订返修措施，并经焊接技术负责人审批后方可进行返修。对规定进行局部无损检验的焊缝，当发现不允许缺陷时，应进一步用原规定的方法进行扩大检验。

按建设单位要求，本工程采用射线探伤进行随机抽检，检测比例为20%，评定要求为JB/T4730.3-2005Ⅱ级，一次合格率100%。

5、结论

本文分析了2205双相不锈钢复合板的焊接性，通过焊接工艺评定，制定了焊接工艺，并将该工艺成功应用于江西盐矿技改扩建项目非标设备制作的组焊中，效果良好。实践表明，制定的2205双相不锈钢复合板的焊接工艺适当，焊接质量优良，既有力地保证了工期，提升了公司的形象，又为继续承接同类工程打下了坚实的基础。

第三篇：复合材料成型工艺发展综述（模版）

上海海事大学

先进复合材料成型工艺课程论文

学 院： 海洋科学与工程学院

专 业：

班 级： 材料132

姓 名：

学 号：

论文题目： 复合材料成型工艺发展综述

指导老师：

二〇一六年 一月 复合材料成型工艺发展综述

XXXXX

上海海事大学 海洋科学与工程学院

【摘要】 本文主要介绍了树脂基复合材料成型工艺及其发展趋势。其中提到了“手糊成型”、“拉挤成型”、“模压成型”等。也从复合材料生产各要素的方面，简要阐述其发展的趋势。本文章也表明了复合材料作为国家建设的战略材料，得到了越来越来多的重视，了解其成型工艺的发展有其重要的意义。 【关键词】 复合材料 成型工艺 发展

The Summary of Development on Composites Molding Technology

Xxxx Onion College of Ocean Science and Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai

Abstract:

This thesis describes the resin composites molding process and its development trend. Some specific processes are mentioned, such as ‘Hand paste molding’ , ‘Pull extrusion forming’ ,‘Compression molding’ and so on. Also, a brief description of its development trend are made in terms of production factors of manufacturing composites. This thesis also shows the composite material, as a nation-building strategy material, has been more popular and it’s important to understand the development of its molding process.

Key Words: composites

molding process

development

前言

人类在生产生活中需要利用到各种各样的材料，它是人们生产生活水平能够提升物质保障。在人类的发展历史中，材料工业的大的革新往往能够引起人类社会大的变革，推动人类社会的发展。复合材料就是指由两种以上的材料进行加工合成后产生的新型材料，它与陶瓷、金属、高聚物被人们称之为四大材料。[1-5]先进的复合材料具有热性能优越、耐疲劳、可设计性、各向异性和比模量高等优良特性，凭借这些优良的特性，很快就获得了广泛的应用，复合材料在工业领域得到广泛应用，也是衡量一个国家科技和经济实力的重要标志。先进复合材料不仅强度高，而且耐热性能和抗疲劳性能优良，在航空航天、交通运输、机械化工等领域得到广泛应用。[6-15]

1 复合材料成型工艺

复合成型工艺生产过程中的关键是在保证制品的形状和尺寸以及制品表面质量的前提下，让增强材料能够按照预先设定好的方向均匀的进行配置，并尽量的防止制品的性能受到影响，使基体材料能够比较充分的完成固化反应。经过几十年发展与技术进步，树脂基复合材料成型工艺取得不断发展，种类进一步增多，并存在相同点和不同点，主要体现在以下方面。

1.2手糊成型

手糊成型又称接触成型，是用纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型，室温(或加热)、无压(或低压)条件下固化，脱模成制品的工艺方法。手糊成型按成型固化压力可分为两类：接触压和低压(接触压以上)。前者为手糊成型、喷手糊成型是复合材料最早的一种成型方法。虽然它在各国复合材料成型中所占比重呈下降趋势，但仍不失为主要的成型方法。[16-17]这是由于手糊成型具有下列优点：手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产;设备简单，投资少，设备折旧费低;工艺简便;易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料;制品树脂含量较高，耐腐烛性好。手糊成型的缺点为：生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差;产品质量不易控制，性能稳定性不高;产品力学性能偏低。

1.2 拉挤成型

将已浸润的连续纤维束在牵引结构拉力下，用成型模成型，在模中固化，连续生产出复合型材。成型过程需要成型模挤压和外牵引拉拨，整个生产过程是连续的。[18]该工艺控制方便，产品质量稳定，成本低，生产效率高，制品的拉伸强度和弯曲强度高。目前拉挤工艺主要用于生产玻璃钢棒、工字型、角型、槽型、方型等，技术取得不断发展，产品质量也进一步提升。[19]

1.3 模压成型

模压成型是将一定量的模压料放入金属对摸中，在一定的温度和压力作用下固化成型制品的 一种方法。[20-21]在模压成型过程中需加热和加压，使模压料塑化、流动充满模腔，并使树力旨固化。在模压料充满摸腔的流动过程中，不仅树脂流动，增强材料也要随之流动，所以模压成型工艺的成型压力较其他方法高，属于高压成型。因此，它既需要能对压力进行控制的液压机，又需要高强度、高精度、耐高温的金属模具。

1.4 缠绕成型

将连续纤维按一定规律缠绕至芯模，经固化和脱模形成产品，产品可靠性高，生产效率高，强度高，并且可以节约成本，技术经济效益明显。该工艺在航天、军工领域应用广泛，并朝着自动化、集成化方向发展。[22-26]

1.6 RTM 成型

该技术为适应飞机雷达罩成型发展而来，在纤维增强复合材料生产中得到广泛应用。该技术可为构件提供双面光滑表面的能力，制造品质好、精度高的构件，成型效率高，挥发型物质少，不会影响人的身体健康。[27]近年来还开展大量颇有成效的技术，设备、树脂、模具不断改进和完善，在工业制造领域也发挥更大的作用。

1.5 铺放成型

包括自动铺丝束技术和自动窄带铺放技术，实现加工制造的全自动化，在航空航天、特殊结构构件的应用非常广泛。随着技术进步，控制系统升级到全数字控制，自动铺放新技术出现并得到愈加广泛的应用，在战斗机、商用飞机方面采用自动铺丝技术，带动航空制造技术变革。并且新技术将不断出现，促进复合材料的变革和进步。

2 复合材料成型工艺的发展

复合材料制造技术在现代社会正朝着自动化和智能化的方向发展。快速固化技术、复合材料构件的生产自动化、纤维自动缠绕技术等一个个新技术的研究开发推动者复合材料成型工艺的长久发展，也改变着人类的生活方式。[28-32] 2.1 预浸料制备

预浸料是半成品，推动复合材料工艺发展，其工艺改进也带来众多新技术的应用，如熔融浸渍、纤维混合法、粉末混合工艺等。预浸料制备发展到机械化和自动化形式，编制预浸料标准，促进工艺技术革新和进步。如自动控制技术的发展， 纤维缠绕发展成为纤维铺放。在纤维铺放的过程中，我们需要把预先浸泡好的多团纱束集合起来形成一个直的带状纱布， 把这个纱布铺放在模具或者是芯模的表面，这样做的制品形状并不一定是回转体，也可以是一些形状曲率变化很大的制品，甚至是一些有凹形表面的制品。自动纤维铺放就是计算机在纤维缠绕上的实际应用成果，使纤维的力学设计得到了更多的自由度。

2.2 优化固化过程

计算机技术、过程控制技术、人工智能技术的开发和应用，再加上超声和介电技术支持，实现在线固化的可能性，对固化压力、温度等实现连续监测，调整固化气孔率、厚度等，推动产品质量提升。

2.3 模具发展

模具结构形式多种多样，推动复合材料构件制造多样化。目前复合材料模具、软模、芯模技术取得较大进步，促进模具和产品膨胀系数基本一致，减轻结构自重，方便材料卸载，有利于控制构件尺寸和厚度，保证产品质量。[33]

2.4 原材料的发展

碳纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维，新型高性能树脂、金属和陶瓷基体等出现并得到应用，其韧性、耐高温性更优，有利于提高产品质量和综合性能。[34-36]如近些年，把长短纤维作为增强材料，以热固性、热塑性树脂作为基础性材料的各种类别复合材料模压成型工艺发展十分迅速，产品的性价比也比较高，且生产效率高，污染环境少适合航空航天、汽车灯工业的需求。

3结语

随着技术发展和改进，复合材料呈现智能化和自动化趋势，将在工业领域得到更加广泛的应用，其工艺方式也将得到不断改善，在民用方面，将更加其适用性。同时更为重要的是，将为国家战略发展提供一个新的起点。 参考文献

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第四篇：机床产业转型复合发展大势所趋

中国现已成为世界机床第一大国，国产数控机床经过30多年的发展，在产业工艺技术上已经基本趋于成熟，产品种类齐全，性能质量得到了世界各国的认可。机床作为工业制造的“母机”，对国家工业的发展有着非常重要的意义。不过，金模机床网首席信息官罗百辉指出，近年来，由于经济大环境低迷、增速放缓，几乎所有行业都受到影响，作为装备制造业上游的机床产业也被拖入“寒冬”。对于在技术上、战略上延续老路，没有从根上寻求改变发展思路的机床行业来说，通过转型升级、研发复合型产品成为大势所趋。

今年以来，国内机床企业产品的订单量明显下降，在不景气的市场环境下，生产成本的上升使机床企业的利润下降，机床企业也背负着巨大压力步入转型期。罗百辉认为主要原因在于，“中国部分企业容易贪大求全，总想把规模做到多大，而不是先考虑将企业做到多强，因此导致企业在经济低迷时受到的影响更大。”

市场的低迷使急于发展规模的国内企业备受打击，但更大的冲击却不仅仅于此。来自国家公布的机床行业“十二五”发展规划指出，预计至2015年，中国机床工具行业将实现工业总产值8000亿元，数控机床年产量超过25万台，国内市场占有率达到70%以上。

在全球市场低迷的时候，中国市场的巨大缺口显得尤为可贵，许多国外企业仿佛看到了商机，大举进军中国市场。据了解，德国通快、埃马、INDEX、GF等在内的欧洲企业都已设定了明确的中国市场战略，加大投资力度抢占市场份额。

事实上，在工业最终产品竞争日益明显化的今天，在工业生产链条中，所不为人知的机械配件、金属加工、零部件产品等环节的上游产业链的竞争更为惨烈，在包括汽车、工程机械、电子产品以及航空领域的诸多工业产品中，其源头的零部件加工与铸造技术则堪称精密繁杂，而相比为其提供关键技术的国际制造厂商，活跃在上游的公司也大多隐藏在了众多光环之后。

罗百辉认为，国内机床企业产品订单减少，表面看起来是由于全球制造业的不景气，而更多原因来源于国外对国内市场的冲击，尤其是国内企业在关键技术领域的疲软，成为国内企业在低迷环境下的隐性竞争之殇。来自通快集团的官方资料显示，截至目前，其早在欧洲所有国家，以及南北美洲和亚洲设有60家分公司和办事处。2011年，其销售额为23.3亿欧元，同比增长15%，而这也超过了其在金融危机前的最高销售额记录。通快的销售量增长便证明了以上结论。

近年来，国内机床产品加快升级的脚步，技术研发力度不断加大，创新成果频出。但与国际市场相比，国产机床在可靠性与密度稳定性方面还存在较大差距。这与国产机床硬件并无关系，而是关键在于数控系统。

据了解，有数控机床中枢神经之称的数控系统，一直以来都是阻碍我国数控领域发展的关键环节。经过多年市场竞争的优胜劣汰，已形成由日本发那科公司独占世界市场50%、德国西门子占据25%的垄断局面。因此，在国内行业的产业链机器产业结构中存在严重的不合理现象，数控系统、功能部件和刀具相对于主机发展呈现严重的滞后态势，相对于主机来讲，数控系统、功能部件和刀具在“强”和“大”方面都不尽人意，和当前的世界水平乃至中国台湾的企业还有很大的差距。

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第五篇：碳纤维复合材料的发展及应用

—— 邳州高新区招商局 丁建队1.1 碳纤维材料的历史背景

碳纤维材料的发现和使用始于1860年斯旺制作碳丝灯泡,成为发明和使用碳纤维的第一人。之后爱迪生使用竹丝制作碳丝作为灯丝，达到了照明45小时的效果。20世纪90年代中期，美国、日本、英国相继开始展开对碳纤维材料的研究。1972年，日本用碳纤维材料制造鱼竿，美国使用碳纤维材料制造高尔夫球杆，碳纤维材料开始应用于日常生活。1992年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维。其后，碳纤维材料趋向于高强度高弹性模量的方向发展。如今，碳纤维材料已经广泛应用于建筑、航空航天以及汽车制造行业。 1.2 碳纤维材料的特性简介

碳纤维材料是由碳元素构成的一种纤维材料，其在微观上呈类似人造石墨的乱层石墨结构。

碳纤维材料具有良好的物理化学性质。碳纤维密度小、质量轻，密度为1. 5~ 2 g /cm3，它的比重不到钢的四分之一，但抗拉强度是钢的七到九倍，其良好的比强度使得其被广泛应用于航空航天等对重量限制要求苛刻的领域。

其化学性质同样良好，具有耐腐蚀，耐疲劳，耐高温和低温，同时其具有良好的导电性，介于金属和非金属之间。除此之外，碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。[1] 2 碳纤维材料的种类及其发展

按碳纤维原丝不同主要可以分为:1.PAN基碳纤维;2.黏胶基碳纤维;3.沥青基碳纤维;4.酚醛基碳纤维。 2.1 PAN基碳纤维

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维由聚丙烯腈经纺丝、预氧、碳化几个阶段形成。PAN基碳纤维具有高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀、优异的电性能等特点，并具有很强的抗压抗弯性能，一直在增强复合材料中保持着主导地位。目前，PAN基碳纤维仍是碳纤维市场中的主流。PAN基碳纤维应用的主要领域有：航空航天工业，地面交通工具，如汽车、赛车、快速列车等，造船工业、码头和海上设施，体育用品与休闲用品，电子产品，基础设施以及造纸、纺织、医疗器械、化工、冶金、石油、机械工业等领域，要求零部件在高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀等环境下工作。 2.2 黏胶基碳纤维

黏胶基碳纤维是由主要成分为纤维素的粘胶纤维经过脱水、热解然后碳化而得来的。黏胶基碳纤维的三维石墨结构不发达，导热系数小;石墨层间距大，石墨微晶取向度低，因此是理想的耐烧蚀和隔热及热防护材料。同时，黏胶基碳纤维是由天然纤维素木材或棉绒转化而来，与生物的相容性极好，又可作为良好的环保和医用卫生材料。但是，由于生产黏胶基碳纤维的工艺流程较长，工艺条件苛刻，不适宜大批量生产，成本较高;另外，黏胶基碳纤维的整体性能指标比PAN基碳纤维的要差，综合性能价格比在竞争中处于劣势，因此从20世纪60年代以来其生产规模逐渐萎缩，目前产量已不足世界碳纤维产量的l%。 2.3沥青基碳纤维

沥青基碳纤维是以石油沥青或煤沥青为原料，经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制成。沥青基碳纤维的生产原料成本低于聚丙烯腈基碳纤维，但由于沥青基碳纤维的生产工艺复杂，反而使其生产成本大大增加。此外，沥青基碳纤维抗压强度比较低，其后加工性能也不如聚丙烯腈基碳纤维，因此其生产规模和应用领域都受到了一定限制。不过，由于沥青基碳纤维具有优良的传热、导电性能和极低的热膨胀系数，因此仍在必须要求这些性能的军工及航天领域发挥着独特作用。 2.4酚醛基碳纤维

酚醛基碳纤维阻燃性、绝缘性极好;可在松弛条件下碳化，加工工艺简单，碳化时间短且温度低，碳化率高，且手感柔软，但强度和模量较低。酚醛基碳纤维主要用于复写纸原料，耐腐蚀电线，以及用来制造耐热、防化防毒、无尘等特种服装。

3 碳纤维增强型复合材料 [2]碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,做成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。在强度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。

CFRP 是目前最先进的复合材料之一,它以轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料。

CFRP 的力学性能主要取决于基体的力学性质、碳纤维的表面性状以及纤维与键合界面的性质,而基体的性能及纤维的表面性状直接关系到界面的键合和粘接性能。 3.1 碳纤维树脂基复合材料及其应用

碳纤维增强树脂基复合材料具有一系列的优异性能, 主要表现在以下几个方面。

(1)具有高的比强度和比模量。CFRP 的密度仅为钢材的1/5，钛合金的1/3，比铝合金和玻璃钢(GFRP)还轻，使其比强度(强度/ 密度)是高强度钢、超硬铝、钛合金的4 倍左右，玻璃钢的2 倍左右;比模量(模量/密度)是它们的3 倍以上。

(2)耐疲劳。在静态下，CFRP 循环105 次、承受90%的极限强度应力时才被破坏，而钢材只能承受极限强度的50%左右。

[3](3)热膨胀系数小。 (4)耐磨擦，抗磨损。

(5)耐蚀性。碳纤维的耐蚀性非常优异，在酸、碱、盐和溶剂中长期浸泡不会溶胀变质。CFRP 的耐蚀性主要取决于基体树脂。

(6)耐水性好。 (7)导电性好。 (8)射线透过性。

树脂基碳纤维复合材料由于其优异的性能，被广泛用于航空航天，汽车制造等工业部门。美国空军的F系列战斗机中大量采用了碳纤维材料以减轻机身重量。在汽车方面，宝马公司采用了碳纤维材料来制造汽车车身。在能源领域，风力发电的风机叶片既需要足够的强度，又要有较小的密度，因而树脂型碳纤维复合材料是良好的选择。 3.2 碳纤维金属基复合材料及其应用

金属基复合材料一般都在高温下成形，因此要求作为增强材料的耐热性要高。在纤维增强金属中不能选用耐热性低的玻璃纤维和有机纤维，而主要使用硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维。基体金属用得较多的是铝、镁、钛及某些合金。碳纤维是金属基复合材料中应用最广泛的增强材料碳纤维增强铝具有耐高温、耐热疲劳、耐紫外线和耐潮湿等性能，适合于在航空、航天领域中做飞机的结构材料。

[4]树脂基复合材料通常只能在350℃以下的不同温度范围内使用。近些年来正在迅速开发研究适用于350℃～1200℃使用的各种金属基复合材料。碳纤维增强金属基复合材料是以碳纤维为增强纤维，金属为基体的复合材料.碳纤维增强金属基复合材料与金属材料相比，具有高的比强度和比模量;与陶瓷相比，具有高的韧性和耐冲击性能.金属基体多采用铝、镁、镍、钛及它们的合金等.其中，碳纤维增强铝、镁复合材料的制备技术比较成熟.制造碳纤维增强金属基复合材料的主要技术难点是碳纤维的表面涂层，以防止在复合过程中损伤碳纤维，从而使复合材料的整体性能下降.目前，在制备碳纤维增强金属基复合材料时碳纤维的表面改性主要采用气相沉积、液钠法等，但因其过程复杂、成本高，限制了碳纤维增强金属基复合材料的推广应用。 3.3 碳纤维陶瓷基复合材料及其应用

碳纤维增强陶瓷基复合材料(CMC-Cf)在克服陶瓷材料脆性的同时，发挥了其比强度高、高温性能优异等优点，同时还具有优良的力学性能、抗磨损性能和热传导性能，成为高温结构材料的研究热点。目前，CMC-Cf的基体相主要有炭、碳化硅、微晶玻璃以及多元多层复合材料等。碳纤维作为增强相，实现了复合材料的轻量化，并赋予其优异的力学性能。但碳纤维自身的抗氧化能力差，在温度高于400℃时，一旦与氧化介质接触，纤维将被氧化，性能迅速下降，进而影响

[5]复合材料整体性能，缩短使用寿命。因此，氧化问题成为限制CMC-Cf。性能提升与应用领域拓展的瓶颈。 4 碳纤维材料的发展现状及前景 4.1 国内外发展现状 4.1.1 国内发展现状

我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，但也取得了一定成绩,进入21世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了500t/ 年原丝、200t/ 年PAN基碳纤维(只有东丽碳纤维T300水平)，使我国碳纤维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。从2000年开始我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产T300、T700碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。

2009年，国内碳纤维产业多年来发展落后缓慢的局面得以改变，生产企业和投资基地都在不断增多，本行业的发展从此进入了一个全新的时期。但是与发达国家相比，我国目前的碳纤维生产能力(特别是高端产品)与国际水平还存在相当的差距：产能只占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右，大量碳纤维产品仍靠进口，真正国产化还需要一个漫长的过程。

[6]中复神鹰自主研发的年产1000吨碳纤维生产线于2008年10月顺利投料生产，2009年产量达到550吨,产销量位居国内第一位,有效缓解了国内碳纤维的供应紧张局面;威海拓展纤维有限公司也于08年引进了一条年产1000吨碳纤维生产线并顺利投产。但与发达国家相比，我国碳纤维产业刚刚起步，在产量和高端产品品种上仍还远远不能满足国防和国民经济建设的需要。 4.1.2 国际发展现状

近几年随着先进复合材料的发展，碳纤维需求激增，引爆了近年来世界性的碳纤维危机，这场危机从2005年开始日趋明显，至2007年达到极点。自碳纤维危机爆发以来，各大碳纤维生产厂商急剧扩张，扩大产能，缓解了碳纤维紧缺的供应情况。2008年下半年爆发了世界金融危机，实体经济受影响颇深，碳纤维的需求也有所回落。尤其是2009年经济衰退陷入最低谷时，很多碳纤维制造商也推迟或放慢了自己的发展计划。但是进入2010年以来，随着经济危机的好转，全球碳纤维市场出现快速回暖的迹象。巨大需求刺激碳纤维市场回暖，因此对碳纤维的需求总体仍处上升趋势。目前世界碳纤维产量达到4万t/年以上，随着碳纤维应用领域的不断扩大，碳纤维的市场需求日趋增加，碳纤维及其复合材料产业呈现良好发展态势。据相关部门预测，世界碳纤维需求将以每年大约13%的速度飞速增长，碳纤维的全球需

[7]求量2018年将达到10万t。全世界主要的碳纤维生产厂商是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司, 美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三家公司，以及德国SGL西格里集团、韩国泰光产业等少数单位。 4.2 未来发展前景

随着工业技术的迅速发展，在航空航天，车辆交通等领域，物件的强度和可靠性需要更多的提高，而重量也是一个重要的因素，因此碳纤维材料将越来越成为高强度材料领域内的主导。

然而，碳纤维材料的普及使用依然存在一些问题。首要问题是技术垄断问题，目前全世界范围内掌握碳纤维材料的制造和研发仅仅有美国和日本的少数几家公司，其他国家在碳纤维材料研究领域进展不明显。其次是碳纤维材料的适用范围有限。虽然碳纤维材料具有良好的物理化学性质，其高模量高比强度的性质优越，但是并非很多领域都需要用到这样的优良性质，仅仅是在航空航天和交通领域内应用和需求较多。最后一个问题是碳纤维的造价问题，目前碳纤维材料成本高昂，导致使用的范围缩小，难以普及，急需在生产方式上进行改进，来降低碳纤维材料的造价。另外生产碳纤维材料的高能耗和高排放对自然环境也造成了一定的影响。

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