具体而言,“十四五”期间,国内碳纤维企业要重点做好三件事。一是根据用户需求研发具有专门应用性能的碳纤维,并提供符合用户需求的预浸料原料。通过自主创新,开发出满足用户要求,可以实现批量生产的复合材料产品,从而实现国产碳纤维的大规模销售。
二是改进工艺,降低成本。纵观碳纤维复合材料大量应用领域,如目前增长迅速的风电叶片和压力容器领域,相关产品都是由国外厂家设计和制造,利用中国廉价的劳动力在中国设厂生产。国产碳纤维进入这些领域的首要条件必须是质量、性能与国外产品相当,且价格低廉,才能被用户接受。在此背景下,企业只有立足于自身改进工艺,提高性能,降低成本。但要实现这一目标,需要国家和企业的共同努力。 目前,引入碳纤维复合材料的汽车零部件包括轮毂、传动轴、车门等。上海纺织纺机行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
从近期公布的中报看,国内碳纤维企业业绩大幅增长,高景气度持续。当前国内碳纤维需求空间巨大,排名靠前的企业扩产计划正在实施中,未来产能有望持续释放,具备良好的成长性。
碳纤维性能优异,应用领域广阔。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性,密度不到钢的1/4、强度是钢的5-7倍,是目前已大量生产的高性能纤维中具有非常高的比强度和非常高的比模量的纤维。目前,碳纤维的主要应用领域有航空航天、汽车制造、体育休闲、建筑和工业机械、风电叶片、压力容器等领域,其中航空航天是非常大的碳纤维应用市场。
上海纺织纺机行业用碳纤维种类不同工艺有何区别碳纤维和它的复合材料具有高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定等优异性能。
碳纤维生产工艺技术发展到今,已然成熟,随着碳纤维复合材料不断发展,越来越受各行各业的青睐,尤其是航空、汽车、轨道、风电叶片等强劲增长以及其带动作用,碳纤维产业发展前景更加广阔。
碳纤维产业链可以分为上游和下游。上游通常是指生产碳纤维专门用的材料;下游通常是指生产碳纤维应用部件的产品。介于上下游之间的企业可以认为他们是碳纤维生产工艺中的设备提供商。碳纤维产业链上游从原丝到碳纤维整个过程,需要经过氧化炉、碳化炉、石墨化炉、表面处理、上浆等工艺,将以聚丙烯腈结构为主的原丝经过碳化等工艺变为以石墨纤维结构为主的碳纤维。
碳纤维比较难加工
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,碳纤维是一种的力学性能优异的新材料。
就拿碳纤维和我们常见的钢材来说,碳纤维的强度在 400 到 800 兆帕左右,而普通钢材的强度为 200 到 500 兆帕。再来看韧性,碳纤维和钢材基本类似,没有明显的区别。
碳纤维具有更高的强度,更轻的重量,所以说碳纤维是新材料中的**。正因为这种优势,碳纤维增强复合材料(CFRP)在加工过程中,基体和纤维存在较为复杂的内部相互作用,使其物理特性与金属有较大区别,CFRP密度远小于金属,而强度大于大部分金属。因为 CFRP 的不均匀性,在加工过程中往往会出现纤维拉出或基质纤维的脱离;CFRP 具有较高的耐热性和耐磨性,使其在加工过程中对设备的要求较高,因此生产过程中产生大量切削热对设备磨损较为严重。
同时,其应用领域的不断扩展,要求也越来越细腻,对材料适用性做出要求,对CFRP的质量要求也越来越苛刻,也致使加工成本上浮。
石棉摩擦材料主要用于传统的汽车刹车片,但研究发现,碳纤维复合材料的耐磨性和耐热性远优于石棉摩擦材料。
在无人机领域,碳纤维材料更成为无可替代的材料。为保证承载和续航能力,无人机外壳需要结构强度大、重量轻的特殊材料。相比于此前广阔应用的铝合金和工程塑料,碳纤维材料重量轻、强度高,还具有较好的电磁屏蔽和隐身特性,且一体化制作成型较为方便,未来势必成为无人机外壳的主要材料。尤其是由碳纤维制成、只重106毫克的微型无人机,能进入遭受挤压的狭小空间搜寻信息,在民用领域有着广阔的应用前景。 比强度和比刚度大相比于其它复合材料,在满足无人机机体相同强度和刚度的前提下,碳纤维复合材料高比强度和高比刚度的特性能够更大的减轻无人机结构的轻质化、小型化和高性能化意义重大,以确保无人机拥有更长的飞行距离和飞行时间。碳纤维汽车座椅具有良好的抗疲劳性能,其使用寿命比金属座椅长6-8年。上海纺织纺机行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
碳纤维复合材料热膨胀系数小,蠕变小,能适应温差大的工作环境。上海纺织纺机行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
碳纤维复合材料在飞机上的使用比例不断提升,使用部位逐步由受力较小的前缘、扰流板等构件,向机翼、机身等飞机主要受力部件发展,当前国产客机复合材料用量与国际水平仍有明显差距,未来国产飞机复合材料含量的提升空间广阔。
根据航空工业集团发布的《2019~2038年民用飞机中国市场预测年报》,预计2019~2038年间,中国民用航空市场需要补充7630架客机,总价值将超过1万亿美元。随着我国民用大型客机项目稳步推进,未来随着更多国产机型的量产,碳纤维复合材料行业将迎来更大发展空间。
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