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cfrp与钢材相比，具有什么特点
碳纤维增强塑料(CFRP)与钢材相比
1、质量轻：
碳纤维密度大约在1.76～1.80 g/cm3之间，所制复合材料密度在1.50～1.60 g/cm3之间，而钢材约为7.87 g/cm3。显然，CFRP比钢材轻得多。
2、耐疲劳强度高：
CFRP的耐疲劳强度高， 显著优于钢材，使用寿命长，特别是抽油杆的往复运动，管外海水压力与管内压力不平衡而引发材料的疲劳，导致疲劳断裂。利用CFRP抽油杆可解决这一问题。
3、 高比强度和高比模量：
CFRP的比强度约是钢材的7～12倍，比模量约是3～5倍。所以，CFRP可用来制造轻而强和刚而坚的各种制品。
4、 耐腐蚀：
CFRP耐酸耐碱性强，耐各种环境腐蚀，且不生锈，在海水中使用寿命比钢制件长得多。
5、 热性能优异：
CFRP的热膨胀系数小，轴向热膨胀系数约为-0.1×10-6/℃，垂直于轴向热膨胀系数约为+35×10-6/℃。在冷态环境下不脆裂，在热态环境中尺寸稳定。CFRP的耐热性很大程度上取决于基体树脂。就碳纤维的耐热性而言，可在300 ℃以下的空气中长期使用。
CFRP
碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)的缩写，特点是轻质高强，F1赛车的很多部件都用这种材料制成，比如单体壳，波音787客机，阿帕奇。
1.分类：CFRP 分为PAN 系CFRP 和沥青系CFRP 两大类。 目前在工程中应用的CFR 是由多股连续纤维与树脂胶合后经过挤压和拉拔成型得到的。
2.用途：CFRP被广泛运用于工程中，如桥梁加固、维修以及各类工民建工程的维修中。工程中结构因时间积累，产生结构破坏。采用碳纤维结构加固、维修的方法是现代工程技术常用的方法。CFRP还被广泛应用在军事，航空，体育用品，赛车等领域。
3.发展：CFRP 最开始由美国制造。
1950年,美国空军基地在2000℃高温下牵引人造丝得到CFRP
1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维为原丝制成纤维素基CFRP;
1962年,日本碳素公司实现低模量聚丙烯腈基CFRP的工业化生产;1963 年英国航空材料研究所开发出高模量聚丙烯腈基CFRP;
1965年日本群马大学试制造出沥青或木质素为原料的通用型CFRP;
1969年, 日本大谷杉郎从特殊的共聚PAN 中生产出高强、高弹模的CFRP (芳香族聚酰胺纤维);
1970年,日本吴羽化学公司实现沥青基纤维的工业规模生产;
1972年,美国杜邦公司生产出密度为1.2～1.5touml;m3强度达3000M Pa 的Aramid(阿拉米德) CFRP;1980年美国金刚砂公司研制出酚醛纤维为原丝的活性碳纤维并投放市场;
1996年全世界碳纤维总生产量已达17000t,其中聚丙烯腈基纤维占85%,其余是沥青基纤维.
2002 年世界聚丙烯腈基碳纤维的生产能力约为3.1万t, 其中75%是小丝束碳纤维, 25% 是大丝束碳纤维.
4.生产：碳纤维材料主要由日本生产, 美国其次。其他国家产量很少.根据原料和制造方法的不同。
参考资料
百度百科：https://baike.baidu.com/item/CFRP/10532956?fr=aladdin
比钢铁还硬的材料是什么？
碳纤维复合材料。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
扩展资料
碳纤维复合材料有多种形式，可以根据独特的应用需求进行操作。例如将数千根碳纤维黏合在一起形成纱线，该纱线可以单独使用或者编织成织物。
纱线或者织物与环氧树脂结合并缠绕塑模形成各种复合材料，例如最基础的原料分为碳纤维布、碳纤维管、碳纤维板。
碳纤维增强复合材料用于制造飞机和航天器部件，赛车车身，高尔夫球杆身，自行车车架，钓鱼竿，汽车弹簧，帆船桅杆以及需要重量轻和高强度的许多其他部件。
汽车碳纤维的低成本应用技术
汽车 碳纤维复合材料（CFRP）可以说是 汽车 轻量化发展中的明星材料，近年来，行业对于这一“黑色黄金”材料的应用研究也在不断发展。随着国内前途K50和蔚来ES6两款量产碳纤维复合材料部件车型的亮相，自主品牌已进入碳纤维应用的量产时代！与此同时，碳纤维复合材料的应用范围也不断扩展。从车身、内外饰系统向底盘、动力总成系统延伸；从外覆盖件材料向结构件材料或结构增强材料扩展。但是，碳纤维的高成本仍是限制其发展的重要因素。目前，商业级的 汽车 碳纤维主要为PAN基碳纤维，其高成本问题主要集中在较高的PAN 原丝生产成本和较长的生产流程。因此，降低车用CFRP成本的主要路径是降低 汽车 碳纤维原丝成本，寻求低成本纤维生产工艺以及低成本的CFRP制备工艺。
1. 大丝束生产工艺
一般48K以上的碳纤维称为大丝束碳纤维，大丝束碳纤维的性能优点主要在以下两方面：（1）大丝束碳纤维对PAN原丝的质量要求相对小丝束要低，可以采用民用PAN丝。（2）大丝束碳纤维的制造成本是小丝束的60%左右。
但是大丝束碳纤维的生产难点在于：大丝束纤维聚积，展纱效果不好，纱片难以均匀浸润，纱片厚度和质量很难达到产品结构设计的要求; 在展纱过程中经常出现纱毛，导致乱纱和断纱，影响生产效率和产品外观，材料性能得不到有效转换，产品性能不稳定。
日本三菱和东丽公司是较早掌握大丝束碳纤维低成本制造技术的典型代表。近年来，国内上海石化、吉利石化、光威复材、兰州纤维等企业也相继进行这一前端技术的开发，目前已实现大丝束碳纤维的国产化。
2. 低成本碳纤维前体开发
相关数据显示，PAN的价格约占碳纤维生产成本的50％。因此，国内外碳纤维生产商也开始寻求PAN以外的更低成本的原料来制备碳纤维。美国、日本等 汽车 碳纤维主要制造国家已经开发出了包括聚烯烃类聚合物、木质素纤维素、电纺酚醛纤维、辐射丙烯酸纺织物等在内的低成本代替材料。如：美国橡树岭国家实验室（ORNL）从纸浆废液中提取的木质素，通过熔纺和碳化制成了低成本碳纤维，生产成本可控制在4~5$/kg。陶氏化学将聚乙烯等纤维以无氧状态“蒸烤”炭化，把碳纤维在平面上排列或编织成片，再用树脂加固之后才成为CFRP。瑞典的研究机构Innventia和Swerea SICOMP也声称可以基于100％软木木质素前体制造出重约1.8g的编织CFRP层压板。
3. 混杂碳纤维技术
将碳纤维与其他纤维进行混杂，在性能上可以互补，能有效降低生产成本。如，将碳纤维与玻璃纤维、芳纶纤维等混合，通过合理的结构设计可在保持材料原本高性能的基础上降低生产成本。
4. 预氧化工艺
碳纤维生产过程中预氧化时间长，导致生产周期长也是造成碳纤维生产成本高的一个重要原因。目前，已有研究对PAN原丝进行紫外线、X射线等物理处理或采用KMnO4、C6H5COOH等化学处理降低环化温度，缩短预氧化时间。工艺方面，可改变温度、时间、气体气氛等工艺参数，提升碳纤维的性能。
碳纤维复合材料的制造成本主要由两方面构成。一是源于热压罐、自动铺层等成 型设备价格昂贵，二是因为复合材料较长的成型时间，造成人力物力的消耗。因此，基于高效成型的树脂材料和新型成型工艺将是碳纤维复合材料低成本优化的重要途径。
环氧树脂因其优异的粘合强度和模量、耐蠕变性、高韧性和良好的抗疲劳性能，是碳纤维复合材料的首选。美国Hexion（瀚森）和陶氏 汽车 系统先后推出了2种60s可“瞬间固化”的环氧树脂。其中，Hexion针对树脂传递模塑成型（RTM）和液体压缩成型（LCM）工艺推出EPIKOTE TRAC06170环氧树脂与EPIKURE TRAC06170固化剂，仅需20s树脂注入时间（RTM或LCM）和40s固化时间就可完成复合材料成型。
而陶氏推出的用于LCM工艺的VORAFORCE树脂，可以直接将树脂均匀地涂敷在干的纤维预制件上，并通过压强使树脂织物在厚度方向上均匀浸润。
Gurit UK（英国固瑞特）也推出了“瞬间固化”环氧树脂，其树脂配方主要用于成套预浸料和热进/热出冲压成型工艺。虽然该工艺固化周期需要 5min，但报道称其制造的部件表面可达A级，无需模具后处理。
Huntsman Advanced Materials （亨斯迈先进材料）公司也宣布推出了一款快速固化的环氧树脂。据亨斯迈介绍，该树脂在140℃下仅30s就可固化，这使得1min内复合材料成型工艺成为可能。为此，亨斯迈还开发了与该树脂配套的动态流体压缩成型（DFCM），该工艺可以省去高压注塑工艺，而且在很多情况下也可省略纤维预浸料工艺。与常规湿发压缩成型（WCM）相比，该工艺的主要优点之一是可以减少层压板层间缝隙，复合材料孔隙率低于1％，性能可媲美高压的RTM工艺，且高达66％纤维体积含量（FVC）的复合材料可以在没有特殊处理的条件来实现。
碳纤维复合材料的回收与再利用是降低碳纤维使用成本，提升其经济附加值的一种有效方法。目前，对碳纤维回收方法的研究也在不断更新，如，高温热裂解、氧化流化床法、超临界流体技术等。
应用方面，福特在其2018年款的 探索 者运动型多用途车SUV中使用了再生碳纤维增强聚丙烯PP复合材料，用于A柱支架的刚性部分，代替原来使用的ASA材料。
碳纤维的材料特性
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可加工成各种织物，又由于比重小， 沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。 碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢；因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量（指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量）是玻璃纤维的3倍多；与凯芙拉纤维相比，不仅杨氏模量是其的2倍左右。碳纤维环氧树脂层压板的试验表明，随着孔隙率的增加，强度和模量均下降。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度、弯曲模量的影响非常大；拉伸强度随着孔隙率的增加下降的相对慢一些；拉伸模量受孔隙率影响较小。
碳纤维还具有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数），一般仅约为19克，拉力高达300kg每微米。几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能， 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因而碳纤维忌径向强力（即不能打结）而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。 碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与CO2。 碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。 有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年，它仍保持纤维形态。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值。当碳纤维复合材料与与铝合金组合应用时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。 碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性 。
cfrp的材料特性与钢材相比，其密度为钢材的多少？
cfrp碳纤维密度大约在1.76～1.80 g/cm3之间，所制复合材料密度在1.50～1.60 g/cm3之间，而钢材约为7.87 g/cm3。CFRP比钢材轻得多。
cfrp的材料特性
1、 柔韧性好：碳素波纹管造型呈特殊螺纹状，可以弯曲自如的绕过障碍物，方便施工。
2、单根长度长：碳素波纹管单根长度由用户随意确定，以减少连接口，可使施工快捷，维护方便。
3、质轻：碳素波纹管较水泥短管、定长铸铁管、钢管、定长PVC管质轻，便于搬动。
4、强度高：碳素波纹管特殊的螺纹状物理造型，使其抗压强度大，在地下不会因重压而变形。
5、耐腐蚀：碳素波纹管耐酸、盐、碱性能极佳，使用寿命可达50年以上。
6、安全：碳素波纹管具有较强的抗冲击性]可绕性和高强度，即使地震或地面下沉等异变也很安全。
7、穿线方便：碳素波纹管内外表面光滑，摩擦系数小，管内设有引线钢丝，穿线非常方便。
8、施工费用低廉：综合以上优点，碳素波纹管施工快、工期短、接口少，具有较高的经济效益。