航空航天应用中的碳纤维

航空航天是一个充满变革和创新的行业。航空航天工程师一直致力于使飞行更安全、更可持续，这导致了碳纤维复合材料在飞机、直升机甚至航天飞机中的使用。

碳纤维是一种由排列成细长晶体的碳原子构成的材料。这些晶体的排列使得碳纤维的厚度非常坚固，比人的头发还小。碳纤维与环氧树脂相结合，创造出一种强度高、重量轻的复合材料，广泛应用于许多行业。

碳纤维在航空领域的优势

碳纤维是一种独特的材料，可以用环氧树脂模制成几乎任何形状，包括金属无法实现的形状，或者无需将几块焊接在一起并产生薄弱点。正因为如此，碳纤维是一种多功能材料，可用于航空航天从座椅到框架的任何地方。但是为什么要在航空航天中使用碳纤维复合材料呢？以下是碳纤维在航空航天应用方面的一些优势：

轻量级

也许碳纤维在航空航天应用中的最大优势之一是它的重量轻。航空航天中的重量很重要，因为它在燃料消耗中起着重要作用。飞机、直升机或航天飞机越轻，升空所需的燃料就越少。此外，更轻的飞机可以用更少的燃料飞得更远，这意味着更少或没有加油站。油耗是影响成本和环保意识的一个极其重要的因素。

耐用

碳纤维的强度重量比令人震惊。它具有高拉伸强度，这意味着它在张力下具有难以置信的抗断裂能力。在航空航天领域，碳纤维部件有助于提高事故生存能力。

金属杂化化合物

航空航天中碳纤维的一个缺点是它不导电。也就是说，它不导电。飞机经常受到雷击，因此它们的外壳需要能够导电，以驱散雷击造成的电力并保护计划内的任何人。目前，碳纤维可以嵌入导电金属线、箔和网，以帮助导电。然而，涉及混合复合材料的新应用正在开发中，以在不影响其他优势的情况下使碳纤维具有导电性。

耐腐蚀

当某些金属接触时，它们会相互腐蚀。碳纤维与金属或自身接触不会引起腐蚀。这意味着在航空航天中使用碳纤维可以提高金属零件的使用寿命。

耐化学性

碳纤维也相当耐化学暴露。暴露在强化学物质中时，它不会像其他材料一样变弱、腐蚀或分解。

耐高温

大多数金属会根据其所处环境的温度而膨胀和收缩。在航空航天领域，金属部件在起飞和着陆过程中会在几分钟内发生极其剧烈的温度变化。碳纤维等复合材料在温度急剧变化时不会发生剧烈的膨胀和收缩，因此比金属更耐用。

航空航天中的碳纤维部件

如今，不同的复合材料约占现代飞机的 40%。但是我们在飞机上在哪里使用碳纤维复合材料？

碳纤维几乎用于飞机的所有地方，尤其是飞机。例如波音 787 梦想客机的客机重量为 50% 的复合材料，复合材料大部分为碳纤维层压板或碳纤维夹层。碳纤维材料构成了飞机的机身或主体，以及机翼和尾翼的部分。波音公司指出，除了燃油效率外，使用碳和其他复合材料还可以减少维护，因为它们不像金属那样腐蚀或疲劳。更少的维护意味着更多的飞行时间，让碳纤维飞机更有利可图。

碳纤维还用于替代直升机中的金属部件，例如旋翼桨叶和尾翼。它还适用于仪表外壳、门和座椅等内部组件。虽然以较小的方式使用碳纤维可能不会有太大的不同，但当移除较重的材料时，重量差异会增加。此外，由于碳纤维具有抗腐蚀和抗疲劳的特性，将其用于仪器外壳可以延长这些仪器的使用时间并保护它们免受损坏。

来自 PCMI 的碳纤维铸造解决方案

碳纤维的一个障碍通常是其成本。然而，PCMI Manufacturing 提供了一种独特的碳纤维铸造工艺，使用成本更低的材料和更快的循环速度。平均而言，我们的工艺比传统生产方法节省了 20-30% 的成本。

想了解更多关于 PCMI 如何使用碳纤维来创建创新和复杂的原型零件的信息吗？点击下方链接了解更多！