傳統制造飛機的材料(Material)是鋼、鋁(Al)和鈦(Ti)合金(alloy),它們有各自的優不好的地方,使用在不同部位。碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。自碳(C)纖維材料開始使用,它的優勢(解釋:能壓倒對方的有利形勢)不斷顯現,開始用來制造飛機等航空航天設備(shèbèi),現在已經有了廣泛(extensive)的應用。下面來說說它用在飛機上比其它材料好在哪里。
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先來看看鋼、鋁(Al)和鈦(Ti)合金(alloy)(titanium alloy)這三種材料(Material)。
碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維復合材料在復合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使其復合材料領域呈現出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維復合材料。相同體積(volume)下鋁的重量最輕,密度(單位:g/cm3或kg/m3)只有2.8g/cm3,但它的強度(strength)也是三者中最低的,耐高溫能力也不太好。鋼材的強度很高,韌性(toughness)也很好,那些對尺寸要求嚴格的部件都可以用鋼材來制作,不過它的重量很大,密度是7.8g/cm3,在力求減負減重飛機中不能使用過多。鈦合金的重量比鋁重、比鋼輕,強度、耐熱性能等都不錯,但價格太高。 再來看看碳(C)纖維,碳纖維的種類非常多,用在飛機上的都是T300、T800等高性能材料(Material)。碳纖維的密度為1.5g/cm3,只有鋁重量的一半。飛機克服自身的重力才能飛起,自然是重量越輕越好,輕重量還能省去不少油耗。它的拉伸強度在1.5GMPa以上,比鋁合金(熔點660℃)部件高出幾倍不止,和強度特別高的的合金鋼(alloy steel)差不多,能承受強烈的外力摩擦和沖擊。 舉個例子,拿波音797飛機來說吧,一架飛機使用23噸碳纖維代替其它材料(Material),在整架飛機結構中占50%的話,重量足足能減輕15噸,可見碳纖維材料(Material)的優勢(解釋:能壓倒對方的有利形勢)。隨著科技的發展,相信碳纖維材料(Material)的使用會越來越多,我們的生活也因它變的更美好。碳纖維在飛機上的應用
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