碳纖維復(fù)合材料近幾年在汽車產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用案例逐漸變多，而且不僅限于國(guó)外豪華車型，國(guó)內(nèi)高端電車上也有一些嘗試案例。汽車應(yīng)用中多為熱固性碳纖維復(fù)合材料，相關(guān)制品從裝飾部件逐漸過(guò)度到核心系統(tǒng)部件，這意味著碳纖維加工工藝的提升，也證明了碳纖維的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越高。目前碳纖維制品多采用熱壓或模壓成型的工藝，在成型過(guò)程中，溫度和壓力是非常重要的加工因素。合理調(diào)控溫度和壓力，可以保障熱固性碳纖維制品的性能更穩(wěn)定，智上新材料帶你了解其中的一種基礎(chǔ)知識(shí)。
　　
 
　　碳纖維制品熱固成型時(shí)溫度是多少？過(guò)高或偏低會(huì)影響性能嗎？
　　
　　熱固性碳纖維制品在固化階段，溫度是影響成型的關(guān)鍵性因素之一，但溫度并不是固定的，它會(huì)隨著樹(shù)脂基體而發(fā)生變化，溫度區(qū)間通常為 120°C~ 180°C。在整個(gè)熱固過(guò)程中，碳纖維復(fù)合材料中的樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，復(fù)合材料會(huì)逐漸固化發(fā)硬，而且這個(gè)過(guò)程是不可逆的。高性能碳纖維復(fù)合材料通常伴隨著更好的耐高溫性，這也會(huì)拉高其固化的整體溫度，因此相應(yīng)的固化溫度會(huì)有所提升，甚至可能超過(guò)200℃。
　　
　　固化溫度對(duì)碳纖維復(fù)合材料制品成型過(guò)程和成型后的性能都存在直接影響，溫度過(guò)高或偏低，都會(huì)帶來(lái)無(wú)法逆轉(zhuǎn)的負(fù)面效果。因此在成型階段，調(diào)控好溫度，在加溫、持溫和降溫階段都需要做好嚴(yán)格的把控，避免造成碳纖維制品的報(bào)廢。
　　
 
　　1、溫度過(guò)高影響：
　　
　　a、過(guò)度固化：高溫會(huì)使樹(shù)脂過(guò)度固化，甚至開(kāi)始分解，導(dǎo)致脆性提升和柔韌性下降。
　　
　　b、熱降解：樹(shù)脂可能會(huì)發(fā)生降解，失去抗沖擊性并降低性能。
　　
　　c、內(nèi)應(yīng)力：快速或過(guò)度加熱會(huì)導(dǎo)致固化不均勻，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致翹曲或尺寸不穩(wěn)定。
　　
　　2、溫度偏低影響：
　　
　　a、固化不完全：樹(shù)脂可能無(wú)法完全固化，導(dǎo)致基體中的交聯(lián)較弱，嚴(yán)重降低復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度、剛度和熱穩(wěn)定性。
　　
　　b、性能下降：固化不充分會(huì)降低耐化學(xué)性和耐熱性，使復(fù)合材料在負(fù)載下更容易變形和損壞。
　　
c、耐久性弱：未固化的產(chǎn)品更容易分層、開(kāi)裂，并降低長(zhǎng)期耐久性。
 
　　
　　碳纖維制品熱固成型時(shí)壓力是多少？過(guò)大或偏小會(huì)影響性能嗎？
　　
　　相較于溫度，壓力的控制同樣是直接影響熱固性碳纖維制品成型的核心因素。不同類型碳纖維和基體組合而成的碳纖維復(fù)合材料，其對(duì)應(yīng)的成型壓力也會(huì)隨之變化，壓力區(qū)間通常在50~100psi（磅/平方英寸）。不同成型工藝下，施加壓力存在較大的差異，高壓釜固化時(shí)施加壓力通常為85~100psi，真空袋固化時(shí)時(shí)間壓力通常為15psi，而高精度壓縮成型時(shí)施加壓力可能超過(guò)500psi。
　　
　　加壓、穩(wěn)壓和降壓階段，在碳纖維制品成型過(guò)程中都是需要合理調(diào)控的。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的碳纖維制品來(lái)說(shuō)，其施加壓力自然存在差異，而這種差異需要技術(shù)人員通過(guò)加工要求和經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷和實(shí)施。施加的壓力過(guò)大或偏小，會(huì)直接影響碳纖維制品熱固階段的效果，同樣造成不可逆的負(fù)面影響。
　　
 
　　1、壓力過(guò)大影響：
　　
　　a、纖維變形或屈曲：壓力過(guò)大會(huì)使碳纖維變形，可能導(dǎo)致纖維錯(cuò)位或屈曲，降低整體的機(jī)械性能。
　　
　　b、樹(shù)脂匱乏：高壓會(huì)擠出過(guò)多的樹(shù)脂，導(dǎo)致“樹(shù)脂匱乏”，無(wú)法完全粘合纖維，引起粘合力弱，導(dǎo)致碳纖維制品結(jié)構(gòu)脆弱和受損。
　　
　　c、翹曲或尺寸不穩(wěn)定：壓力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致厚度不均勻或翹曲，特別是在復(fù)雜形狀中，促使碳纖維制品尺寸不穩(wěn)定或精度下降。
　　
　　2、壓力偏小影響：
　　
　　a、固結(jié)不良：壓力偏小可能導(dǎo)致纖維層壓實(shí)不充分，從而產(chǎn)生空隙、氣穴或富含樹(shù)脂的區(qū)域，會(huì)削弱整體結(jié)構(gòu)，降低材料的強(qiáng)度和剛度。
　　
　　b、樹(shù)脂分布不均勻：如果沒(méi)有足夠的壓力，樹(shù)脂可能無(wú)法均勻擴(kuò)散，導(dǎo)致粘合不一致并降低承載能力。
　　
c、孔隙率增加：低壓會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)孔隙率更高，使其更容易受到濕氣和化學(xué)物質(zhì)等帶來(lái)的環(huán)境損害，并降低抗疲勞性。
 
　　
　　熱固性碳纖維制品一旦成型，就無(wú)法二次重塑，因此在成型階段的加工上需要做好充足的準(zhǔn)備。智上新材料認(rèn)為：合理調(diào)控溫度和壓力是保障碳纖維制品性能最為直接的操作手段，技術(shù)人員只要通過(guò)有效培訓(xùn)和實(shí)機(jī)操控就能完全掌握，設(shè)將負(fù)面影響消弭殆盡。