In 1860 vond Joseph Swan het prototype van de gloeilamp uit: de semi-vacuümkoolstofdraadlamp. Om de donkere nacht te verlichten, werd koolstofvezel gebruikt als lichtbron voor elektrisch licht.
De eerste koolstofvezels waren nauwelijks zichtbaar, ze waren gemaakt van natuurlijke vezels, hadden weinig structurele sterkte, de kwaliteit van het filament was slecht, brak gemakkelijk tijdens gebruik en de duurzaamheid was verre van ideaal. Ze werden al snel vervangen door wolfraamfilament. Hierdoor is het onderzoek naar koolstofvezels in een sluimerende fase terechtgekomen.
In de jaren 50 nam de vraag naar hittebestendige, corrosiebestendige en zeer sterke materialen in de lucht- en ruimtevaart toe, en richtte men zijn hoop opnieuw op carbiden. Na een reeks studies werd uiteindelijk het materiaal met een smeltpunt van 3600 °C gevonden en officieel "koolstofvezel" genoemd.
De beste eigenschappen van koolstofvezel zijn lichtgewicht, hoge sterkte, hoge soortelijke sterkte en specifieke modulus, de dichtheid is minder dan 1/4 van staal, de treksterkte is ongeveer 10 keer die van ijzer en de rekbaarheid is ongeveer 7 keer die van ijzer. Daarnaast heeft koolstofvezel een aantal uitstekende eigenschappen, zoals niet-vermoeidheid, roestbestendigheid, chemische stabiliteit en goede thermische stabiliteit.
Op het gebied van vliegtuigmotoren wordt koolstofvezel hoofdzakelijk gecombineerd met hars, metaal, keramiek en andere substraten in de vorm van een versterkte basis. Deze combinatie wordt koolstofvezelversterkte composieten (CFRP) genoemd en werkt goed op het gebied van gewichtsvermindering en efficiëntie, het verminderen van geluid en emissies, het verbeteren van de materiaalsterkte en het brandstofverbruik.
Composieten worden ook geleidelijk gebruikt in hogetemperatuurcomponenten van vliegtuigmotoren, zoals de GEnx-katheter met variabele overloopklep (VBV), gemaakt van koolstofvezelversterkt dubbel maleïnezuuramide (BMI), met een gewicht van slechts 3,6 kg per katheter. De mixed-flow nozzle (MFN) van de Russische SaM146-motor maakt ook gebruik van koolstofvezelversterkte BMI-onderdelen, die ongeveer 20 kilogram lichter zijn dan het metaal.
In de toekomst, met de verdere verbetering van de sterkte en taaiheid van koolstofvezelcomposieten, zal de toepassing van koolstofvezelcomposieten in vliegtuigmotoren populair worden: verbetering van de CFRTP van het proces voor thermische krimp van kunststof, verbetering van het koolstofproces om CFRC koolstof/koolstofcomposieten te vormen, verbetering van de vorming van CFRM-metaalproces, verbetering van de vorming van rubberproces CFRR ...... In beide richtingen zullen koolstofvezelcomposieten essentieel materiaal zijn voor toekomstige hoogwaardige vliegtuigmotoren.
Plaatsingstijd: 09-04-2019