碳纖維增強鋁基復合材料的真空壓力浸滲工藝及應用 zund XL-1200-木質產品台中雷射雕刻－郭怡君焦點新聞熱搜

摘　要：本文重點介紹了碳纖維增強鋁基復合材料及復合材料的制備方法；介紹了影響真空壓力浸滲工藝的工藝參數：溫度、浸滲壓力及真空度。后，闡述了該復合材料的應用價值。
關鍵詞：鋁基復合材料；碳纖維；真空壓力浸滲
　　一、背景
　　近年來，隨著汽車工業、航空宇航、電子通訊技術的飛速發展，要求作為這些行業基礎的材料除具有高強度、高模量、耐高溫等基礎性能外，還對材料的比重、韌性、耐磨、耐蝕、光電等性能提出了更多種要求。
　　對于單一材料來說往往不能很好的滿足諸多性能的要求，就需要把不同性能的材料組合起來，制備成復合材料，使的材料間取長補短。復合材料是用經過選擇的、含一定數量比的兩種及兩種以上組分或組元，通過人工復合，組成多相、三維結合且各相之間有明確界面的，具有特殊性能的材料。復合材料的大優點是材料的性能具有可設計性。材料的設計自由度高，所以進展迅猛。
　　金屬基復合材料(Metal Matrix Composites，簡稱MMCs)除了具有高比強度、高比模量和低熱膨脹系數等特點外，還有能耐更高溫度、防燃、橫向強度和剛度高、不吸潮、高導熱與導電率，抗輻射性能好、在使用時不放出氣體等優點，顯示了樹脂基復合材料不可比擬的特點，因此得到了國內外研究者的高度重視，尤其是受到航空航天部門的青睞。
　　碳纖維增強金屬基復合材料具有很高的比強度和比模量，是航空航天等對構件質量要求苛刻的高技術領域理想的結構材料。近年來，伴隨著高性能碳纖維的出現，以及因產量擴大而成本降低，對碳纖維增強鋁基復合材料的制備及應用受到廣泛重視。
　　二、碳纖維增強鋁基復合材料
　　1、碳纖維
　　碳纖維是一種碳含量超過90%的纖維狀碳材料，碳纖維同時具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹系數小等一系列優異性能。常用的碳纖維按原絲來源可分為粘膠纖維、PAN基(聚丙烯腈)纖維和瀝青纖維。粘膠纖維的強度低、楊氏模量也低，但是由于成本低，仍然用于某些復合材料的制造。PAN基碳纖維性能較好，但價格較高，主要用于對性能要求極高的航空航天領域。瀝青類碳纖維與PAN基碳纖維相比，具有一定的價格優勢，在汽車、機械電子等領域顯示出較好的應用前景。
　　2、碳纖維增強鋁基復合材料
　　近年來在金屬基復合材料領域，鋁基復合材料的發展尤為迅速。這不僅因為它具有一系列優點，而且因為在范圍內有豐富的資源，加之可用常規設備和工藝加工成型和處理，因而制備和生產鋁基復合材料比其他金屬基復合材料更為經濟，易于推廣和應用。
　　目前，制備Cf/Al復合材料的基體鋁合金主要選用Al-Mg-Si系和Al-Cu-Mg系等可熱處理強化的合金。新應用的防銹鋁LF6，系鎂含量高的Al―Mg合金，可焊性、抗蝕性良好，強度中低，冷變形可提高強度，適于制造中載構件，液體容器、管道等零件。
　　三、 Cf/Al復合材料的制備工藝
　　碳纖維增強鋁基復合材料的制造方法主要有:
　　1、熔融浸潤法
　　用液態鋁及鋁合金浸潤纖維束，使每根纖維被熔融金屬潤濕后除去多余的金屬而得到復合絲，再經擠壓而制得復合材料。其缺點是熔融鋁及鋁合金可能會對纖維性能造成損傷。
　　2、擠壓鑄造法
　　使熔融鋁及鋁合金強制壓入內置纖維預制件的固定模腔，壓力一直施加到凝固結束，使金屬液態到凝固均處于高壓下。擠壓鑄造法因高壓改善了金屬熔體的浸潤性，所制得復合材料的增強纖維與鋁及鋁合金間的反應小，沒有空隙和縮孔等常規鑄造缺陷。
　　3、擴散粘結法
　　鋁箔與經表面處理后浸潤鋁液的碳纖維絲或復合絲或單層板按規定的次序疊層，在真空或惰性氣體條件下經高溫加壓擴散粘結成型以得到鋁基復合材料的制造方法。
　　4、粉末冶金法
　　采用等離子噴濺法在排列好的增強纖維上噴涂金屬鋁粉，或把金屬鋁粉分散在丙烯酸樹脂進行涂敷，制成預制板，將其交替重疊后在真空或氬氣中，在接近鋁熔點溫度下加壓燒結以獲得纖維增強鋁基復合材料。
　　5、真空壓力浸滲法
　　采用真空壓力浸漬法時, 先將放入模具內的增強預成型體抽真空，然后施加壓力將熔融的金屬液體壓入模具內復合，冷卻后得到制件。
　　該方法雖然存在設備昂貴及工件尺寸有限的缺點，但對小型制件而言，卻有不少可取之處，因為除了有增強體的范圍大、制品質量好的優點外，還可以實現近似無余量成型，特別適合于復雜精密的制件。
　　四、真空壓力浸滲的工藝參數
　　Cf/Al復合材料的真空壓力浸滲工藝參數主要有：
　　1、浸滲溫度
　　浸滲溫度，是真空壓力浸滲工藝中重要的工藝參數。整個制備過程中，對溫度的選擇，決定了材料成型后，纖維的界面反應情況。如果浸滲溫度過高，容易造成纖維與基體的高溫界面反應，生成大量的界面反應物Al4C3脆性相，基體與增強體界面結合過強;浸滲溫度過低，界面反應雖然有所減緩，但是鋁熔液在浸滲過程中會快速冷卻到鋁凝固點以下，導致材料復合失敗。
　　2、浸滲壓力
　　浸滲壓力是真空壓力浸滲工藝中另外一個重要的工藝參數，浸滲壓力決定了金屬浸滲纖維預制塊的過程，并影響終復合材料的致密度。
　　3、真空度
　　材料制備過程的真空度，決定了終復合材料中增強體纖維的氧化受損程度，對復合材料的終性能具有重要意義。
　　五、 Cf/Al復合材料應用前景
　　碳纖維增強鋁基復合材料具有高強度和高模量，其密度小于鋁合金，模量卻比鋁合金高2~4倍，因此用復合材料制成的構件具有質量輕、剛性好、可用小的壁厚做成結構穩定的構件，提高設備容量和裝載能力，可用于航天飛機、人造衛星、高性能飛機等方面。以飛機質量為例，飛機機身質量約占起飛質量的50%，燃料占25%，只有25%留作負載。如果將輕量且高強度的Cf/Al復合材料用于飛機的制造，只要使其質量減少10%，那么有效負載就增加20%。作為經濟高效的飛機結構件減重增效的途徑，Cf/Al復合材料在飛機結構件上的應用正趨擴大。
　　用Cf/Al復合材料制成的導航系統和航天天線，可有效地提高其精度；用碳纖維增強鋁基復合材料制成的衛星拋物面天線骨架，熱膨脹系數低、導熱性好，可在較大溫度范圍內保持其尺寸穩定，使衛星拋物面天線的增益效率提高4倍，同時還顯著減輕了結構的質量。
　　隨著研究探索的深入，除了率先在宇航、航空和兵器中得到應用，在民用工業中的應用也日漸增多，廣泛地應用于飛機構件、汽車發動機零件、滑動部件、計算機集成電路的封裝材料以及電子設備的基板等方面。
　　近年來，碳纖維增強鋁基復合材料的發展特別迅速，因為在范圍有豐富的鋁資源和高性能碳纖維的出現及碳纖維成本的降低，所以纖維增強鋁基復合材料的制備和加工比其它金屬基復合材料更為經濟，易于推廣和應用，受到人們的普遍重視。
　　Cf/Al復合材料的成本主要來自原材料和制備帶來的成本，在航天飛行器中，所使用的材料每降低一公斤，發射成本就降低1萬美元。因此，只要進一步地降低其研究費用、提高其價格/性能比，高比強的Cf/Al復合材料將具有非常廣闊的前景。

透過上述文章的介紹

無論是碳纖維板材還是其他複合材料，產品的後加工品質，一直以來都是製造廠爭取客戶訂單的關鍵

因為好的加工品質才能讓客戶的產品精細度更好

過去以量取勝的策略在現在的環境上，對於一般產品可能還適用～

但是對於精密產業與複合材料的廠商而言

「質大於量」這是不爭的事實

為了讓後加工的品質更上一層樓，切割機臺的選擇就非常重要

瑞士ZUND數位切割機為全球最頂尖數位切割機品牌，也是世界知名品牌指定合作的切割機臺

鋁板及發泡材質切割：

19mm厚度的發泡型PVC材質與3mm鋁合金材質皆可快速切割

皮革切割：

厚度為2mm的皮革材料，影片中切割速度為1000mm/s 在極短的時間內即可完成複雜的圖型切割

確實的完全切斷,輕鬆取下切割完成的部件

預浸布與碳纖維材料：

工程師於電腦前繪製出要切割圖形與各部件標示記號或料號
噴印標示完成後隨即進行外型切割作業

三層碳纖維編織乾布裁切：

碳纖維重量僅鋼鐵的五分之一，但強度卻是鐵的10倍
透過ZUND的高速切割系統與模組化刀具設備，裁切完成

蜂巢板切割：

蜂巢板是一種相當輕且透氣的材料，使用覆蓋一層塑膠布料在蜂巢板上幫助固定

ZUND切割機不僅可以穩定物件，銑刀模組更能讓確實完成銑切斷差製程

朝安科技協助您擁有四大服務

最完整的教育訓練：解析ZUND切割機所有設定
來自原廠專業訓練：100%傳授所有設定技巧
最快速的參數設定：針對不同材質不同參數完整複製
最完善客服機制：操作問題馬上替您解決

讓ZUND在臺灣的夥伴們想有最完整與專業的技術服務.

聯繫方式
公司地址：臺中市豐原區三豐路二段549巷417號
營業時間：星期一 - 星期五： 9AM - 5PM
聯繫電話： 04-25226221

ZUND8515FGG15RF5FG

zund碳纖維切割機，zundcarbon fiber切割機，zund玻璃纖維切割機，zundglass fiber切割機，zund預浸布切割機，zundprepreg切割機，zundpre-preg切割機，zund蜂巢板切割機，zundhoneycomb切割機，zund克維拉切割機，zundkevlar切割機，zund石墨切割機，zundgraphite切割機，zund光學壓克力切割機，zund光學擴散板切割機，zundacrylic 切割機，zundpc切割機，zundpe切割機，zundpvc切割機，zundpeek切割機，zund工程塑膠切割機，zundCFRP切割機，zundGFRP切割機，zundCFRTP切割機，zund熱塑板切割機，zund先進材料切割機，zund新進複合材料切割機，zund複合材料切割機，zundcomposite切割機，zund功能性織品切割機，zund功能性織布切割機，zund橡膠墊片切割機，zund皮革切割機，zundFpc軟性印刷電路板切割機，zund手機保護貼切割機，zund紡織布切割機，zund飛機零件切割機，zund防彈背心切割機，zund合成纖維切割機，zund凱夫拉纖維切割機，zund風力發電機風扇切割機，zund直升機螺旋槳切割機，zund汽車零件切割機，zund卡車篷布切割機，zund地毯切割機，zund遮雨棚切割機，zund熱氣球切割機，zund風帆切割機，zund木質框架切割機，zund海綿橡膠切割機，zund醫療器材切割機，zund濾心切割機，zund濾網切割機，zund高壓電塔零件切割機，zund滑鼠裝備切割機，zund皮帶切割機，zund皮革公事包切割機，zund皮手套切割機，zund皮鞋切割機，zund絲絨沙發切割機，zund皮靴切割機，zund皮夾克切割機，zund真皮座椅切割機，zund真皮座墊切割機，zund鞋底切割機，zund皮錢包切割機，zund半導體材料切割機，zund太陽能電板切割機，zund高溫超導材料切割機，zund絲綢切割機，zund塑料切割機，zund玻璃纖維樹脂複合材料切割機，zund碳纖維樹脂複合材料切割機，zund紡織pos架切割機，zund木質產品切割機，zund金屬雕刻切割機，zund標誌雕刻切割機