Kohlefaserverbundwerkstoffe werden aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und chemischen Beständigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, im Schienenverkehr und in anderen Bereichen eingesetzt. Allerdings ist seine Festigkeitsänderung bei hohen Temperaturen einer der wichtigen Faktoren, die seinen Einsatzbereich bestimmen. In diesem Artikel werden die Festigkeitsänderungen von Kohlefaserverbundwerkstoffen bei hohen Temperaturen untersucht.
Die hohe Temperaturbeständigkeit der Kohlefaser selbst
Kohlefaser selbst weist eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit auf. Theoretisch hält Kohlefaser hohen Temperaturen bis zu 2600 Grad stand. Allerdings werden Kohlefasern in der Regel nicht allein verwendet, sondern mit Materialien wie Harz verbunden, um fertige Produkte herzustellen. Die Festigkeitsänderungen dieses Verbundwerkstoffs bei hohen Temperaturen können durch die Art des verwendeten Harzes beeinflusst werden.
Festigkeitsänderungen von Kohlefaserverbundwerkstoffen bei hohen Temperaturen
Epoxidharz-Verbundwerkstoff
Epoxidharz ist eines der am häufigsten verwendeten Harze in Kohlefaserverbundwerkstoffen. Epoxidharz weist jedoch eine relativ geringe Hochtemperaturbeständigkeit auf und oxidiert und zersetzt sich normalerweise bei 180 bis 200 Grad. Daher nimmt die Festigkeit von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen auf Epoxidbasis bei hohen Temperaturen erheblich ab.
thermoplastischer Harzverbundstoff
Im Vergleich zu Epoxidharzen weisen thermoplastische Harze (wie Polyphenylensulfid und Polyetheretherketon) eine bessere Hochtemperaturbeständigkeit auf. Mit diesen Harzen hergestellte Kohlefaserverbundstoffe weisen bei hohen Temperaturen einen geringeren Festigkeitsverlust auf.
Keramikmatrix-Verbundwerkstoff
Unter allen Arten von Kohlefaserverbundwerkstoffen weisen Keramikmatrix-Verbundwerkstoffe die stärkste Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen auf. Diese Art von Material kann bei Temperaturen bis zu 1500 Grad stabil bleiben und seine Festigkeit ändert sich bei hohen Temperaturen kaum.
abschließend
Die Festigkeit von Kohlefaserverbundwerkstoffen bei hohen Temperaturen ändert sich hauptsächlich abhängig von der Art des verwendeten Harzes. Die Festigkeit von Verbundwerkstoffen auf Epoxidharzbasis nimmt bei hohen Temperaturen deutlich ab, während Verbundwerkstoffe auf thermoplastischer Harz- und Keramikbasis eine bessere Hochtemperaturbeständigkeit aufweisen. Das Verständnis dieser Eigenschaften ist entscheidend für die Auswahl des geeigneten Kohlefaserverbundwerkstoffs für eine bestimmte Anwendung.
