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碳纖維及其復合材料108個專業術語
時間:2020年10月24日 來源:碳纖維研習社  作者:蘇格拉偉 瀏覽次數:

復合材料:復合材料是由兩種或兩種以上異質、異形、異性的材料復合形成的新型材料。一般由基體組元與增強體或功能組元所組成。

碳纖維:簡單地說就是纖維狀的碳材料,具有高強度、高模量、低密度、耐腐蝕等特點。

石墨纖維:分子結構已石墨化、含碳量高于99%的具有層狀六方晶格石墨結構的碳纖維。碳纖維經高溫熱處理,內部石墨化程度會提高,一般認為經過1800℃以上高溫熱處理的碳纖維,稱為石墨纖維。

環氧樹脂環氧樹脂是指分子中含有兩個以上環氧基團的一類聚合物的總稱。它是環氧氯丙烷與雙酚A或多元醇的縮聚產物。由于環氧基的化學活性,可用多種含有活潑氫的化合物使其開環,固化交聯生成網狀結構,因此它是一種熱固性樹脂。雙酚A 型環氧樹脂不僅產量最大,品種最全,而且新的改性品種仍在不斷增加,質量正在不斷提高。

熱固性熱固性指加熱時不能軟化和反復塑制,也不在溶劑中溶解的性能,體型聚合物具有這種性能。

熱塑性: 熱塑性是指物質在加熱時能發生流動變形,冷卻后可以保持一定形狀的性質。大多數線型聚合物均表現出熱塑性,很容易進行擠出、注射或吹塑等成型加工。

拉伸強度抗拉強度指材料在拉斷前承受最大應力值,表征了材料抵抗破壞的能力。

拉伸模量:拉伸模量是指材料在拉伸時的彈性。其值為將材料沿中心軸方向拉伸單位長度所需的力與其橫截面積的比,表征了材料抵抗變形的能力。

泊松比:泊松比是指材料在單向受拉或受壓時,橫向變形與軸向變形的比值,也叫橫向變形系數。

上漿劑:碳纖維絲在收絲之前,通過浸漬包裹上一層聚合物,用來保護碳纖維以及提高碳纖維和基體結合強度。

斷裂伸長率:纖維受外力作用至拉斷時,拉伸前后的差值與拉伸前長度的比值稱斷裂伸長率,用百分率表示。

比強度:比強度是材料的強度(斷開時單位面積所受的力)除以其密度。又被稱為強度-重量比。

比模量:比模量是單位密度的彈性模量,是一種材料性質,又稱勁度質量比或比勁度。

韌性:表示材料在塑性變形和破裂過程中吸收能量的能力。韌性越好,則發生脆性斷裂的可能性越小。

各向同性:各向同性指物體的物理、化學等方面的性質不會因方向的不同而有所變化的特性,即某一物體在不同的方向所測得的性能數值完全相同,亦稱均質性。

各向異性:各向異性是指物質的全部或部分化學、物理等性質隨著方向的改變而有所變化,在不同的方向上呈現出差異的性質。

預浸料: 預浸料是一種中間材料,用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續纖維或織物,制成樹脂基體與增強體的組合物。

單向布: 單向布,簡稱UD布,是指在一個方向(通常是經向)具有大量的碳纖維紗,在另一方向只有少量并且通常是細的紗,結果實際上布的全部強度都在第一方向上的一種布。

3K布:用3K碳纖維絲束編織成的一種布,分為平紋、緞紋、斜紋,一般用在碳纖維制品表面。

預氧化: 預氧化指碳纖維原絲在碳化前須經的預氧化過程,又稱作穩定化,主要目的使原絲在碳化中不熔不燃。

碳化: 是指碳纖維原絲或預氧絲在隔絕空氣條件下加熱分解的反應過程并最終生成碳纖維的工藝過程。

石墨化: 是指將碳纖維經過高溫熱處理,使其內部碳原子排列從亂層石墨結構向有序石墨晶體結構抓變的工藝過程。

PAN基: 聚丙烯腈基,以聚丙烯腈纖維作為前驅體碳化而成的碳纖維稱為聚丙烯腈基碳纖維。

瀝青基: 以瀝青纖維作為前驅體碳化而成的碳纖維成為瀝青基碳纖維。

黏膠基: 以黏膠絲作為前驅體碳化而成的碳纖維,成為黏膠基碳纖維。

原絲: 經過紡絲而成的一種有機纖維,用于生產碳纖維。

紡絲:又稱化學纖維成形。制造化學纖維的一道工序。將某些高分子化合物制成膠體溶液或熔化成熔體后由噴絲頭細孔壓出形成化學纖維的過程。

全標: 日本進口碳纖維沒有割標的稱為全標。

半標: 由于日本對出口中國碳纖維限制流通,在產品標簽中設置有追蹤碼,國內為了防止日本追查,將標簽追蹤碼割去,此碳纖維為半標碳纖維。

小絲束: 一般認為小于24K絲束碳纖維為小絲束碳纖維,主要有1K、3K、6K、12K、24K。

大絲束: 一般認為大于24K絲束碳纖維為大絲束碳纖維。

濕法紡絲:化學纖維主要紡絲方法之一,簡稱濕紡。

干噴濕紡:干噴一濕法紡絲是指兼有干噴和濕紡特點的溶液紡絲法,噴頭拉伸倍率較高,進入濕法凝固浴時可改善濕紡時的絲束膨大現象,因此結構較致密,紡速較高,初生絲有一定強度,經后處理后可獲得高性能纖維。

熱膨脹系數: 物體由于溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓條件下,單位溫度變化所導致的長度量值的變化,即熱膨脹系數表示。

亂層石墨結構:碳六元環網平面逐漸加大,并開始相互平行,等間距地堆垛,但各網平面上的碳原子還不具有石墨晶體中呈AB AB......堆垛序列的規律性,即尚未達到三維有序狀態,這樣的結構稱為亂層石墨結構。

石墨化程度:碳纖維經過高溫熱處理,碳原子結構不斷趨近于完美石墨晶體結構,石墨化程度作為趨近于完美石墨晶體結構的程度的參數。

平紋: 用平紋組織織成的織物叫平紋織物,也就是經紗和緯紗每隔一根紗就交織一次。這種布的特點是交織點多,質地堅牢、挺刮、表面平整,較為輕薄耐磨性好,透氣性好。

緞紋: 緞紋布是各種規格緞紋組織布的統稱,一種由相鄰兩根經紗或緯紗上的單獨組織點均勻分布但不相連續的織物組織。

斜紋: 斜紋布為二上一下斜紋、45°左斜的棉織物。正面斜紋紋路明顯

單位面積密度: 對于碳纖維布或者碳纖維預浸料,一般為每平方米克數。

經紗:沿織機長度方向延伸的一串紗,由此紗紡成織物沿長度方向的線。

緯紗:在織布時,用于徑向的紗為經紗,用于緯向的紗稱為緯紗。

夾心材料: 在碳纖維復合材料層合板中,為了提高層合板抵抗彎矩能力,在碳纖維板之間加上一層泡沫材料或者蜂窩材料。

三維編織:又稱立體編織。在緯編針織機上采用收放針、握持橫列、楔形編織或多層編織等方式,編織出具有三維結構的成型或片狀織物。

多軸向織物:將經向,緯向和斜向的三向全幅襯緯紗線束縛在一起形成的多層復合織物。

短切碳纖維:將碳纖維切短,用于增強塑料。

熱熔法預浸料:利用加熱將預含浸樹脂熔化,使其浸漬到纖維內部的方法,為預浸料生產工藝的一種。

溶液法預浸料:利用有機溶劑,將預含浸樹脂溶解,然后使其浸漬到碳纖維內部的方法,為預浸料生產工藝的一種。

偶聯劑:改善合成樹脂與碳纖維的界面性能的一種塑料添加劑。

纖維含量: 單位面積碳纖維含量。

樹脂含量: 單位面積樹脂含量。

膠接: 用膠黏劑將兩個碳纖維復合材料部件結合在一起的連接方式。

機械連接: 用螺栓或者鉚接方式,將碳纖維復合材料部件連接在一起的連接方式。

Z-Pin連接:Z-pin 技術將單向復合材料拉擠成細棒(通稱Z-pin),并將其釘扎到未固化的預浸料或纖維預制體中,待完成固化后,Z-pin 形成“錨固”的Z 向增強材料。

混合連接:同時采用膠接和機械連接的連接方式。

固化:樹脂經加熱或者固化劑反應,內部發生交聯反應,由柔軟變成硬固化物資的過程。

共固化:兩個碳纖維復合材料部件,通過同時固化進行連接在一起的連接方式。

固化溫度:發生固化反應的溫度為固化溫度。

低溫固化:一般為60-80℃固化為低溫固化。

中溫固化:一般為120-130℃固化為中溫固化。

高溫固化:一般為150℃以上固化為高溫固化。

老化:在高分子材料的使用過程中, 由于受到熱、氧、水、光、微生物、化學介質等環境因素的綜合作用, 高分子材料的化學組成和結構會發生一系列變化, 物理性能也會相應變壞, 如發硬、發粘、變脆、變色、失去強度等, 這些變化和現象稱為老化, 高分子材料老化的本質是其物理結構或化學結構的改變。

鋪層:復合材料由單向板一層一層進行疊層的過程。

結構部件:用于承載載荷的部件,為結構部件。

單層板:連續纖維復合材料基本結構單元。

層合板:利用單層板一層一層堆疊起來的復合層板。

鋪層角:單向纖維鋪層方向與復合材料主軸方向夾角。

鋪層比例:某一方向纖維鋪層數與總鋪層數之比。

加筋板:在結構設計中,在垂直于面板方向使用加筋條,以提高面板和整體結構的承載能力,加筋條和面板為整體結構,或者采用膠結或焊接的方式連接在一起。

玻璃化轉變溫度:玻璃化轉變溫度是指由高彈態轉變為玻璃態或玻璃態轉變為高彈態所對應的溫度。

界面:一般指碳纖維和基體結合區域

脫膠:在表面有膠或者膠膜附著的物體,由于外因或者內因導致其脫落的現象叫脫膠。

分層:由于層合板層與層之間強度較弱,受力發生層與層之間分離現象。

袋壓成型:袋壓成型是指借助塑料袋膜接受流體壓力而使介于剛性模和彈性袋之間的增強塑料均勻受壓而成為制件的一種方法。

熱壓罐:由于熱壓罐是一個壓力容器,因此它常見的結構是一端封閉,另一端開門的圓柱體,為先進復合材料德件的壓實和固化提供必要的熱量和壓力。

模壓成型:模壓成型是將纖維狀的塑料放入成型溫度下的模具型腔中,然后閉模加壓而使其成型并固化的作業。

RTM:RTM(Resin Transfer Molding)是樹脂傳遞模塑成型的簡稱,是航空航天先進復合材料低成本制造技術的主要發展方向之一。

濕法模壓:在經鋪層后的纖維表面噴灑樹脂,放入模具,模具被送到壓機上,借助模具的閉合,樹脂浸潤纖維并固化的成型方式。

手糊成型:手糊成型工藝又稱接觸成型工藝。是手工作業把碳纖維織物和樹脂交替鋪在模具上,然后固化成型為碳纖維制品的工藝。

纏繞成型:纏繞成型工藝是將浸過樹脂膠液的連續纖維(或布帶、預浸紗)按照一定規律纏繞到芯模上,然后經固化、脫模,獲得制品。

拉擠成型:復合材料拉擠成型工藝是在牽引設備的牽引下,將連續纖維或其織物進行樹脂浸潤并通過成型模具加熱使樹脂固化,來生產復合材料型材的工藝方法

SMC:片狀模塑料,一種復合材料中間材料,主要原料由SMC專用紗、不飽和樹脂、低收縮添加劑,填料及各種助劑組成。

BMC:為團狀模塑料。BMC是一種半干法制造玻璃纖維增強熱固性制品的模壓中間材料。

膠衣:是不飽和聚酯(UP)中加入顏料和觸變劑等分散而成的復合材料及臺面面漆用來開發的著色觸變性產品。

貧樹脂區:復合材料中出現樹脂與纖維比例下浮失調的現象。貧樹脂至嚴重狀態,將出現纖維裸露,纖維之間不成為整體,纖維不能受到樹脂基體的保護,而影響復合材料承載能力乃至結構的完整性。

正軸:復合材料中沿著主纖維方向為正軸方向。

偏軸:復合材料中與正軸方向有一定夾角的方向均為偏軸方向。

應力應變曲線:表征材料在應力作用下產生變形的方式,曲線的橫坐標是應變,縱坐標是外加的應力。

細觀力學:復合材料中,分別考慮碳纖維和樹脂的性能和界面情況進行分析的力學方法。。

宏觀力學:在復合材料力學中采用層壓板理論進行分析的力學,此時在每一層內纖維和樹脂基體作為一個整體,不再加以區分。

失效準則:用來判斷復合材料是否失效的一種標準。

殘余應力:消除外力或不均勻的溫度場等作用后仍留在物體內的自相平衡的內應力。

安全系數:工程結構設計方法中用以反映結構安全程度的系數。安全系數的確定需要考慮荷載、材料的力學性能、試驗值和設計值與實際值的差別、計算模式和施工質量等各種不定性。

許用值:在一定的載荷類型與環境條件下,主要由試樣試驗數據,按規定要求統計分析后確定的具有一定置信度和可靠度的復合材料力學性能表征值。

A基準:是一個力學性能的限定值,在95%的置信下,99%的性能高于此值。

B基準:是一個力學性能的限定值,在95%的置信下,90%的性能高于此值。

S基準:力學性能值,通常為有關的政府規范對材料規定的最小力學性能值。

典型值:從至少5個試樣做出的有效試驗結果得出的平均值。

層間剪切:層間剪切,沿層壓復合材料層間方向的、位于層壓復合材料兩層之間的、使層與層沿界面產生應變的作用力。復合材料沿層間所能承受的最大剪應力稱為層間剪切強度,通常用它來評價纖維與基體的黏結程度。

損傷容限:指結構在規定的維修周期內,抵抗由缺陷、裂紋、磨損和外來物損傷的能力。

積木式驗證:按照試件尺寸和試驗規模、環境復雜程度逐級增加、數量逐級減少、后一級利用前一級結果進行試驗與分析相結合的低技術風險、低費用復合材料結構設計研制和驗證技術。

試樣:一種小型層壓板試驗件,用于測定基本鋪層、層壓板或通用結構的特性。

元件:一個復雜結構上的通用件,如蒙皮、長桁、承剪板等。

組合件:一個較大的三維結構,可為全結構的一部分提供出完整的結構代表,如梁段、壁板、翼盒。

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