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碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料成型工艺碳纤维复合材料虽然性能优异，但因为成本和批量化生产效率的问题，迟迟没有大规模应用。
如何高速、高效大批量生产高质量、低成本的碳纤维复合材料，并提高材料利用率，是业界人士的共同目标。
碳纤维复合材料在发挥其轻质高强的基础上，会根据应用对象的差异采用不同的成型工艺，从而尽可能地发挥出碳纤维所具有的特殊性能。
成型工艺改进、优化的目的主要是提高效率和制品质量，从而降低整体的加工成本。
一、复合材料主要成型工艺的汇总（1）手糊成型工艺--湿法铺层成型法；（2）喷射成型工艺；（3）树脂传递模塑成型技术（RTM技术）；（4）袋压法（压力袋法）成型；（5）真空袋压成型；（6）热压罐成型技术；（7）液压釜法成型技术；（8）热膨胀模塑法成型技术；（9）夹层结构成型技术；（10）模压料生产工艺；（11）ZMC模压料注射技术；（12）模压成型工艺；（13）层合板生产技术；（14）卷制管成型技术；（15）纤维缠绕制品成型技术；（16）连续制板生产工艺；（17）浇铸成型技术；（18）拉挤成型工艺；（19）连续缠绕制管工艺；（20）编织复合材料制造技术；（21）热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺；（22）注射成型工艺；（23）挤出成型工艺；（24）离心浇铸制管成型工艺；（25）其它成型技术。
随着碳纤维复合材料应用的深入和发展，碳纤维复合材料的成型方式也在不断地以新的形式出现，但是碳纤维复合材料的诸种成型工艺并非按照更新淘汰的方式存在的，在实际应用中，往往是多种工艺并存，实现不同条件、不同情况下的最好效应。
相信在未来几年碳纤维复合材料成型速度会不断提高，或许一分钟内成型将不会是空谈。
二、12种碳纤维复合材料成型工艺1.手糊成型--湿法铺层成型法在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。
在制备技术高度发达的今天，手糊工艺仍以工艺简便、投资低廉、适用面广等优势在石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域广泛应用。
碳纤维复合材料的应用研究进展姜楠＜湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062）摘要：本文概述了碳纤维复合材料vCFRP）的性能特点和应用研究进展。
简要介绍了碳纤维复合材料在大飞机制造业，深海油气田，非织造设备等方面的应用情况，碳纤维复合材料湿热性能和抗氧化烧蚀技术的研究进展以及国内外的研究状况。
关键词：碳纤维复合材料大飞机深海油气田非织造设备湿热性能抗氧化烧蚀技术应用研究1前言碳纤维复合材料＜CFRP）自20世纪50年代面世以来就主要用于军工，航天，航空等尖端科学技术领域，其高强、高模、轻质、耐热、抗腐蚀等独特的性能使其在飞机、火箭、导弹、人造卫星等方面发挥了巨大作用。
随着CFRP材料性能的不断完善和提高，其优越的性能逐步被认可及价格的大幅度下降，使得它在民用工业上的应用逐步扩大，目前在土木建筑、纺织、石油工业、医疗机械、汽车工业等领域得到了广泛应用。
2CFRP材料的性能特点碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。
其最高强度已达7000MPa ，最高弹性模量达900GPa,而其密度约为1.8~2.1g/cm3,并具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高温等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤维。
碳纤维由高度取向的石墨片层组成，并有明显的各向异性，沿纤维轴向，强度高、模量高，而横向性能差，其强度和模量都很低。
因此在使用时，主要应用碳纤维在轴向的高性能。
[1-2]碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。
单纤维直径为5~10pm，一般以数百根至一万根碳纤维组成的束丝供使用。
由于原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很多。
高强度型碳纤维的密度约为 1.8g/cm3,而高模量和超高模量的碳纤维密度约为1.85~2.1g/cm3。
碳纤维具有优异的力学性能和物理化学性能。
碳纤维的另一特征是热膨胀系数小，其热膨胀系数与石墨片层取向和石墨化程度有密切的关系。
碳纤维具有优异的耐热和耐腐蚀性能。
在惰性气氛下碳纤维热稳定性好，在2000C的高温下仍能保持良好的力学性能；但在氧化氛围下超过450C碳纤维将被氧化，使其力学性能下降。
燕京理工学院《高分子材料》论文题目碳纤维及其复合材料学号 120120085班级高材1204姓名包骏基日期：2014年12月29日碳纤维及其复合材料摘要碳纤维极其复合材料作为当今一种高科技材料，具有比强高、比模量高等特性，并广泛应用于航空航天、电子、高速列车、工程建筑等领域。
因其优异的特性，国际上的技术封锁使我国碳纤维产业发展速度缓慢。
关键词：性能优异，应用广泛，前景广阔，国内技术落后CARBON FIBER AND ITS COMPOSITE MATERIALABSTRACTCarbon fiber composite material as a high-tech materials today, than high strength and high modulus than characteristics, and is widely used in aerospace, electronics, high-speed train,engineering construction and other fields.Because of their excellent characteristics, international technology blockade make carbon fiber industry in China development is slow.KEY WORDS：performance, wide applicationed, prospect, domestic technology lag behind第1章绪论一.碳纤维及其复合材料的物理结构特性碳纤维（Carbon fiber，简称CF）是含碳量高于90%的无机高分子纤维，是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构，也是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。
碳纤维，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料，碳纤维在自行车领域的应用，被称为自行车行业的“黑色革命”。
碳纤维自行车具有以下优点：精：塑性变形小，回弹性好，尺寸稳定性高。
刚：弹性模量高，变形量小，骑行中不泄力。
轻：材料密度小，用料量少，产品净质量轻。
巧：流线型设计，骑行风阻小，骑行速度更快。
碳纤维自行车的创新之处在于：①采用高强、高模的碳纤维材料替代金属材料，减轻车身重量，制造出更适合选手使用的比赛用车。
②采用人机工程学进行计算机模拟设计，使碳纤维自行车安全性更高，满足客户要求。
③特殊的叠层技术，使其能制造出质量更轻，强度更高的碳纤维自行车车架及其部件。
④利用碳纤维预浸料的可设计性，制造出特定造型的自行车或其部件，满足整车组装工序的特殊需求。
⑤模压成型工艺，实现碳纤维自行车一体成型，无缝隙，结构强度高，产品造型美观。
⑥采用高强度粘合剂进行连接和胶合固化工艺控制技术。
碳纤维自行车的制作流程：设计、裁剪、卷料、预型、成型、加工、胶合、补磨、涂装、组装等。
按照碳纤维自行车主部件结构设计要求，将预浸料裁切成各种尺寸、各种角度；将裁切好的各种尺寸、各种角度的预浸料卷制到芯模上，卷制到规定尺寸后，取出芯模；将卷制好的碳纤维复合材料零部件对接，并穿入气袋。
将预型好的部件半成品按工艺要求装入模具，在电热炉台上充气加压，加温固化；将成型好的部件经过加工处理，上胶插接后送到烤箱中固化；将胶合后的粗坯进行补土、喷漆、打磨。
去除表面缺陷，达到表面平整光滑；贴上水标，喷漆、打蜡，然后组装成整车。
1结构设计与材料裁剪工艺为了确保自行车的安全性，轻量化。
设计工程师依据力学原理在结构设计上采用碳纤维单向预浸布，进行合理裁剪形成0°、30°、45°、90°等纤维走向，将复杂的构件分解为每一片层逐一卷制叠成为预制件。
单向预浸布的优点是强度高且稳定，叠层角度可设计，适合做碳纤维自行车的主结构，单向预浸布的叠层角度设计如图1所示。
江苏大学碳纤维复合材料学院：京江学院姓名：***班级：J高分子1101学号：**********碳纤维复合材料简介摘要：人类发展的历史和材料发展的历史息息相关研究人类历史可以清楚地看到，人类历史上各方面的进步与新材料的创造、出现和应用是分不开的。
本文今天来简要介绍一下碳纤维复合材料，包括它的原料、工艺、过度产品及各方面的应用。
碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。
不仅强度高，密度小，并且具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高位等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤。
这些优异的性能使得人们对它的重视到了一个很高的高度。
那么接下来我就来介绍一下有关碳纤维复合材料在各方面的的一些知识。
一、碳纤维复合材料发展史碳纤维复合材料的发展史应包含碳纤维的发展史何其复合材料应用史。
碳纤维是碳材料的一种新形式。
我们已经知道碳材料结构由四种类型，一是无定形碳、而是石墨、三是金刚石、四是白碳。
碳纤维含碳99%以上，主要是石墨和无定形碳，纤维形状是一种新的应用形式。
1880年人类制造了第一批电灯泡，那是电灯泡的灯丝就是当时人类研制的第一批碳纤维，直到1901年发明钨丝后才不用它做灯丝了。
到1950年美国空军材料研究所由于军工的需求，加紧对碳纤维研究，1959年由联合碳化合物公司实现了高强碳纤维的生产工艺。
与此同时，1962年日本旭炭公司在远藤教授研究的基础上实现以聚丙腈纤维为原料，经过预氧化（不熔化）、1300℃以上高温炭化而得到有实用价值的通用碳纤维的工业生产线。
1970年以后东丽公司、东邦公司相继参加聚丙烯腈基碳纤维的生产开发，形成2吨╱年的规模。
1978年产量达1000t。
20世纪80年代后期批量生产的M30、M60、T1000等石墨化程度更高的碳纤维。
随后碳纤维在全世界需求量随年逐增中国碳纤维的发展我国从1968年开始研究碳纤维，很快研究出碳纤维1#，相当于T200的水平，1976年建成中试线，那是与日本东丽公司的差距为5年。
后来碳纤维2#的研究久攻不下。
差距已拉大20多年，无竞争可言。
同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁，至今没能实现大规模工业化生产，工业及民用领域的需求长时间依赖进口，严重影响了我国高技术的发展，尤其制约了航天及国防军工事业的发展，与我国经济社会发展的进程极不相称。
所以，研究生产高性能、高质量的碳纤维，以满足军工和民用产品的需求，扭转大量口的局面，是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
国外碳纤维的发展1959年日本发明了用聚丙烯腈原丝生产碳纤维的方法。
1962年，日本东丽公司开始生产，之后又积极研制用于生产碳纤维的专用优质原丝，并于1967年成功生产T300PAN-CF。
同时，英国皇家航空研究所，对PAN纤维生产技术进行技术改进，随后英国考陶尔公司利用这项技术开始生产高强度、高模量PAN 基碳纤维。
1969年，日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维，结合美国、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝基碳纤维的生产。
原苏联开始主要研究以人丝为原料制造碳纤维，后转向PAN基碳纤维。
另外印度、南斯拉夫、以色列、韩国也在以PAN原丝制取碳纤维方面开展了大量的研制工作。
日本东丽公司的碳纤维研发与生产一直处于世界领先水平。
二：碳纤维复合材料的原料1.碳纤维的常用品种碳纤维品种分类有四种：一是按原丝分子分类，有PAN基、沥青基、黏胶基三类；二是按性能分类，有通用、标准、高强高模、高导热、活性等碳纤维；三是按应用领域分类，有航空用、工业用的碳纤维；四是按应用于复合材料基体分类，有树脂基用、金属基用、陶瓷基用、C\C用碳纤维。
2.纤维编织布碳纤维编织布适应一些特殊制品的需要而发展起来的，例如导弹的端头帽、飞机的刹车片，它们不能用简单的纤维迭层方法制造，否则有些方向强度太低。
一种简易的编制布是X-Y方向正交的方格和斜纹布。
更复杂的是三方向、四方向、七方向和九方向的编织物，那是根据特殊设计要求而制造的，没有商品。
编制平面部即可用于结构件，优点是制品工艺过程形态稳定，又可用于装饰品，得益于它漂亮的花纹。
应用3K斜纹布制作汽车排气筒和汽车控制台面就为美观。
3.基体材料由于碳纤维的很多性能是玻璃纤维所不及的，它可以在绝氧气氛下高于3000摄氏度的高温还保持高强度，而玻璃纤维高于700摄氏度的高温下已丧失了强度。
所以没有玻璃纤维增强铝、增强陶瓷之类材料。
只要工艺得当，碳纤维可以用来增强很多高分子材料、很多金属材料、几乎各种氧化铝、硅酸盐、氧化硅、碳化硅、氧化硅等陶瓷。
碳纤维复合材料除了不透明外又扩展了很多材料和工艺的技术领域。
其中CFRP树脂基常用树脂、C\C复合材料的基体碳、CFRM的常用金属基体和CFRC常用陶瓷基材料。
三、碳纤维复合材料工艺简介碳纤维材料硬度高，必须选用硬质很近刀具材料，航空部门在参考国外硬质合金选材基础上经试验认为，用钨—钻硬质合金是比较合适的。
因为这类硬质合金有较高的抗弯强度和韧性，可以减少切削时崩刀，同时磨削加工性好，适于磨出锋利的刃口。
目前材质为Y300的Φ3-8mm的整体式磨花钻头、铰刀，可满足碳纤维复合材料构件的制孔要求。
我国已研制出几种人造金刚石大直径套料钻和人造金刚石磨轮，用于加工Φ8mm以上的复合材料构件孔，获得满意的加工质量。
长碳纤维╱聚丙烯复合材料加工工艺：CF长丝→送丝架→挤出机模头→牵引切粒↑PP树脂→包覆CF粒料→二次造粒→CF╱PP复合粒料我国采用国内外通用的电缆包覆式生产工艺PP树脂包覆CF长丝。
此工艺的特点是设备简单，操作连续，质量优异。
必须注意的是，由于长碳纤维在连续操作过程中，通过穿孔时因受PP树脂返料的阻力作用易断丝，所以在设计模头时，要考虑减少熔融PP树脂因受压进入穿丝孔。
C╱C基本工艺过程碳纤维→编织或缠绕→浸渍→炭化成C╱C→再浸渍、炭化、VI致密化→石墨化→加工→防氧化处理完成C╱C工艺必须的设备1反应容器和加热装置，这个容器必须是密封的，以便可以抽真空或加压，其加热功率要足够大，当需要时可快速升温；加热方式可以阻抗式或感应式，必须控制加热过程。
2.进气系统，浸渍先驱体多是易燃体，必须通氮气保护。
3.冷却排气系统，在反应过程中先驱体分解形成的废气需要排除，高温汽化的先驱体需要冷凝聚回流。
4.进料系统，由于纤维配体在容器中先加热并抽真空，在保持真空状态下加入已预热的先驱体流体，有利于先驱体进入纤维骨架的中心。
预热先驱体需要氮气保护，并随时补充进料。
5.测温和控温系统，制备过程中对于成形体的温度必须进行控制，以便控制反应的进程；往往在纤维胚体内不同位置测量温度，掌握温度梯度的全面数据和致密化情况。
6.其他附加装置，例如冷热交替脉冲式加热器，对配体施加超声波促进炭化过程的装置。
四、碳纤维复合材料的应用1.宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层；卫星构架、天线、太阳能翼片底板和无线电天线。
2.航空工业用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机体；次承力构件，如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，此外还有刹车片。
3.交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件，船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水桨、海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。
4.运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓竿、滑雪板、雪车等。
5.土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、假设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。
6.其他工业化公用的防腐泵、阀、槽、罐；催化吸附剂和密封制品等。
生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盖。
编织机用的剑杆头和剑杆防静电刷。
其它还有电磁屏蔽、电极度、音响、减磨、储能及防静电等材料也已获得广泛应用。
五、碳纤维复合材料在各方面的应用原理1，碳纤维复合材料在防腐、密封盒隔热方面的应用在防腐、密封和隔热方面的应用主要在于密封盘跟料，那么这里我就简单介绍一下密封盘跟料制造技术。
密封盘跟料的制作工艺为：氧化纤维编织骨架——炭化——浸渍——模压整形四步工序。
其主要设备为盘根聊编织机、块状材料绝氧炭化炉、真空设备、加温加压机器。
密封盘跟料有很多种，其中可分为高温永和低温用两类。
低温用的不用碳化，直接就用预氧化纤维，可在200摄氏度以下使用。
高温的也不直接用炭纤维编织，CF太硬，容易起毛。
密封件所起作用是组织内部介质外漏，防止外部空气内渗透，起隔离作用的角色。
2.碳纤维在机器零件方面的应用碳纤维复合材料在机械方面应用已有很多实例，齿轮、轴承、飞轮、机床底座等.无梭纺织机是近年发展起来的新式织机，它的特点是织布速度快。
有幅宽、噪声低。
在这里我就简单介绍一下碳纤维在织布机中导布辊的应用原理：辊的结构选定为CFRP管，两头套粘100mm的T2钢轴，以便与原先运动链接。
CFRP 导布辊的制作过程中应注意到：a取预浸布20000#长3300mm，碳纤维方向顺芯轴方向一致，不能断头或接头，连续包卷25层，中间有3层环向缠绕，总共28层，预计厚度5.6~6.0mm；b最后缠BOPP带张力应均匀，中间不应换带，一气呵成。
如中间环带可导致管表面不平整；c将钢芯垂直挂起来在炉中固化，不能平放；d固化后连同钢芯在大磨床上沙磨罐子表面，中间一定要有托架，以免悬空磨力使管子变形；e管子两头截断脱模量，以保证实际长度3200mm。
3.碳纤维材料在建中中的应用建筑物在使用中不断受到损伤而影响安全使用，最有效而经济的方法是对其加固修补。
碳纤维复合材料在加固修补混凝土结构中的应用，在国内已经引起重视，并着手研究与开发。
建筑加固修补所应用的原材料有四类：一、补缝材料二、打底树脂和腻子三、增强材料四、粘贴树脂由于带修补的建筑几乎都是混凝土，它的风化疏松使新水泥或一般树脂很难粘牢固，所以在粘贴碳纤维以前必须使用打底树脂，起过渡作用。
4.碳纤维在汽车飞机行业的应用碳纤维复合材料在飞机和汽车行业中最多的应用相比便是在刹车片上的应用了吧，这里就先来看看其在飞机刹车片中的应用。
C/C复合材料用于摩擦材料做飞机的刹车块有如下几个优点：①密度小，表观密度最大不超过1.8g/cm，较之烧结粉末冶金金属刹车盘其优势明显②在很宽的温度范围内摩擦系数较低，刹车性能稳定，驾驶员容易操作③耐热性好，紧急刹车产生高温1500摄氏度也无妨碍，而金属刹车盘超过600摄氏度就不稳定了④使用寿命长⑤热容量高⑥如若采用高导率碳纤维，则散热性更好碳纤维的型号选择、基体先躯体的筛选问题、预氧化、碳沉积密度、炭的可石墨化度、C/C界面结合力、炭化过程的温度曲线的设置、炭化压力等都将对C/C材料的性能产生影响六、碳纤维复合材料在现实生活中的应用实例1.哥伦比亚Berkeley小镇有一座长42英尺长，26英尺宽的小桥桥面不能承受正常载重汽车通过，因茨小镇政府提出修补计划，修补的目标是能够经受36t卡车以HS-20的速度安全通过。
