高溫對(duì)碳纖維強(qiáng)度的影響具有復(fù)雜性與雙重性，適當(dāng)提升碳化溫度可促進(jìn)非碳原子排出，形成更密集的六角碳網(wǎng)平面和亂層石墨結(jié)構(gòu)，從而逐步提高拉伸強(qiáng)度；當(dāng)堆積密度與纖維徑向達(dá)到平衡時(shí)，強(qiáng)度趨于峰值，研究表明，將高溫控制在1350℃左右能生產(chǎn)出高品質(zhì)、高模量的碳纖維，過(guò)高溫度會(huì)導(dǎo)致微晶尺寸增大、層間距變寬，并因Fe元素催化碳流失而增加缺陷，反而降低抗拉強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)顯示，不同品牌碳纖維在特定溫度下表現(xiàn)差異顯著，如美國(guó)產(chǎn)碳纖維在200℃時(shí)強(qiáng)度損失最大，東邦產(chǎn)品則在500℃時(shí)出現(xiàn)明顯衰減，復(fù)絲材料受表面漿料降解影響，800℃時(shí)可能發(fā)生斷裂

高溫對(duì)碳纖維強(qiáng)度的影響

碳纖維的基本特性

碳纖維是一種由碳元素組成的特種纖維，具有質(zhì)地堅(jiān)硬、重量輕、耐高溫等特點(diǎn)。它的強(qiáng)度非常高，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有高硬度、高強(qiáng)度、重量輕、高耐化學(xué)性、耐高溫的特性。碳纖維的強(qiáng)度和模量可以通過(guò)控制其生產(chǎn)過(guò)程中的高溫碳化溫度來(lái)調(diào)節(jié)。

高溫對(duì)碳纖維強(qiáng)度的具體影響

強(qiáng)度的變化

研究表明，在一定的溫度范圍內(nèi)，碳纖維的拉伸強(qiáng)度隨著高溫碳化溫度的提高而增加。然而，當(dāng)高溫碳化溫度達(dá)到一定值時(shí)，碳纖維的拉伸強(qiáng)度將會(huì)下降。這意味著，雖然適當(dāng)?shù)母邷靥蓟梢栽鰪?qiáng)碳纖維的強(qiáng)度，但過(guò)高的溫度則可能導(dǎo)致強(qiáng)度的下降。

模量的變化

與強(qiáng)度不同，碳纖維的拉伸模量（即剛度）通常隨著高溫碳化溫度的提高而增加。這意味著，通過(guò)提高碳化溫度，可以進(jìn)一步增強(qiáng)碳纖維的剛性。

密度的變化

碳纖維的密度則隨著高溫碳化溫度的提高而降低。盡管密度的降低可能不會(huì)直接影響強(qiáng)度，但它可以使最終產(chǎn)品更輕，從而在某些應(yīng)用中提高性能。

結(jié)論

綜上所述，高溫對(duì)碳纖維強(qiáng)度的影響是復(fù)雜的。在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，高溫碳化可以增強(qiáng)碳纖維的強(qiáng)度和剛度，但過(guò)高的溫度則可能導(dǎo)致強(qiáng)度的下降。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求和條件，合理控制碳纖維的高溫碳化溫度，以獲得最佳的性能平衡。

碳纖維耐高溫極限

碳纖維強(qiáng)度優(yōu)化方法

碳纖維與其他材料比較

碳纖維在航空航天應(yīng)用