碳纖維復合材料是碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結(jié)構(gòu)材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領(lǐng)域，在要求高溫、化學穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優(yōu)勢。碳纖維板是碳纖維復合材料的主要應用形式之一，廣泛應用于各個行業(yè)，成為不可替代的新型材料。

碳纖維板材加工使用的原材料是碳纖維預浸料，根據(jù)預浸料中碳纖維絲束大小分為1k、3k、6k、12k等，一般常用3k居多，根據(jù)板材表面紋路可分為平紋、斜紋，根據(jù)表面處理效果可分為亮光、啞光，還可以根據(jù)要求進行雕刻加工。具體的加工過程包括對原材料的剪裁、鋪層、固化、切割及后加工等程序。

1、預浸料的剪裁：

要根據(jù)板材的長度和寬度對預浸料進行剪裁，并根據(jù)板材的厚度確定預浸料的厚度。常規(guī)的板材厚度有：0.2mm、0.5mm、、1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、5.0mm、6.0mm、10.0mm、20mm等，山東英特力新材料有限公司在碳纖維板生產(chǎn)方面擁有多年豐厚的經(jīng)驗，可按照客戶需求定制不同厚度的碳纖維板材。板材的厚度越大，需要層疊的預浸料層數(shù)越多，一般2mm厚度的板材，就需要10層預浸料。公司引進美國格博自動裁剪機對預浸料進行初加工，更好的控制裁剪尺寸及質(zhì)量，先進的生產(chǎn)設(shè)備保障了產(chǎn)品質(zhì)量。在預浸料剪裁之前必須進行合理地設(shè)計，通過設(shè)計的優(yōu)化，最大化地利用預浸料，減少邊余量的產(chǎn)生，降低生產(chǎn)成本。

2、預浸料的鋪層：

根據(jù)板材對拉伸力、剪切力和強度方面的需求，確定預浸料的鋪層方向和鋪層順序。鋪層方向包括0°、45°、90°、-45°這幾種，鋪層順序在實際操作中，需要根據(jù)所承擔載荷的類型來選擇角度取向，即為了最大程度的利用纖維在軸向上的高性能。

纖維鋪設(shè)方向要根據(jù)載荷的主方向設(shè)定，在點應力狀態(tài)，角度為0°的鋪層對應正應力，角度為±45°的鋪層對應剪應力，角度為90°的鋪層是用來保證在復合材料制件的徑向上有足夠的正壓力，若復合材料板材承受的載荷以拉壓載荷為主，那么鋪層方向應該選擇拉壓載荷的方向;若復合材料制件承受的載荷以剪切載荷為主，那么鋪層之中要以45°和-45°成對鋪設(shè)為主;若復合材料制件所承受的載荷情況復雜，同時包括多種載荷，那么鋪層設(shè)計時以0°、±45°、90°多方向混合鋪設(shè)。

總之，鋪層順序的不同不僅影響基體裂紋的起始載荷、擴展速率、斷裂韌性，也將對基體裂紋的飽和和裂紋密度產(chǎn)生顯著的影響。例如，對正交層板而言，在相同的外加載荷作用下斷裂韌性與裂紋擴展速率存在對應關(guān)系。但是，對于不同鋪層順序的優(yōu)劣，不能一概而論，應根據(jù)不同的使用要求，充分發(fā)揮復合材料性能的可設(shè)計性優(yōu)勢。

3、預浸料的固化：

預浸料經(jīng)過剪裁和有序鋪疊后，就要進入烘烤固化環(huán)節(jié)。預浸料被放置于預定溫度的模具中加壓加熱后，熱壓模具閉合，層合材料在熱壓下逐漸固化并達到一定的固化度，模具打開，在牽引裝置牽引下，離開熱壓模具，完成固化。

在整個固化過程中，應根據(jù)板材的性能需求，分階段調(diào)整固化的時間和溫度，不同的溫度以及受熱時間都會對碳纖維板材的材料性能產(chǎn)生影響，在實際生產(chǎn)過程中，在滿足制件后固化階段保持尺寸穩(wěn)定的前提下，應盡量縮短熱壓階段的時間。

傳統(tǒng)生產(chǎn)都是使用模壓工藝生產(chǎn)碳纖維板，英特力新材料公司生產(chǎn)的碳纖維板材全部使用熱壓罐工藝生產(chǎn)，此工藝相比模壓工藝產(chǎn)品穩(wěn)定性、表面處理、厚度公差等方面都要更好，產(chǎn)品品質(zhì)能得到有力保障。

4、板材的后加工：

碳纖維板在固化成型后，為了精度要求或裝配需要，還要進行切削、鉆孔等后加工。在切削工藝參數(shù)、切割深度等相同條件下，選擇不同材料、尺寸、形狀的刀具和鉆頭，效果上有很大差異，與此同時，刀具和鉆頭的力度、方向、時間和溫度等因素也會影響到加工的結(jié)果。

在后加工過程中，盡量選擇帶金剛石涂層的鋒利刀具和整體硬質(zhì)合金的鉆頭，刀具和鉆頭本身的耐磨性決定了加工的質(zhì)量和工具的使用壽命。如果刀具和鉆頭不夠鋒利或者使用不當，不僅會加速磨損，提高產(chǎn)品的加工成本，更會造成板材損傷，影響板材的形狀、尺寸以及板材上孔、槽等加工部位尺寸的穩(wěn)定性，嚴重時會造成材料出現(xiàn)層狀撕裂，甚至是塊狀崩落，導致整塊板材的報廢。

在對碳纖維板材進行鉆孔時，轉(zhuǎn)速越快效果越好。鉆頭的選擇上，PCD8面刃鉆頭獨特的鉆尖設(shè)計較適合碳纖維板材，能更好地穿透碳纖維板材，降低分層的風險性。

碳纖維板材的應用領(lǐng)域

制作精良的碳纖維板材紋路清晰、表面平整、光亮如鏡、厚度公差小，具有強度高、重量輕、耐腐蝕、在較大溫差下變異小等優(yōu)勢性能，因而可以廣泛應用于各種需要減重的高強度的結(jié)構(gòu)件中，以下是目前應用最成熟且最多領(lǐng)域。

1、無人機外殼

無人機的機殼是整個飛行系統(tǒng)的載體，飛控、GPS等主要部件都需要由機身外殼包裹和保護，選用碳纖維板材這種高強度重量輕的材料，有助于提高無人飛機性能的可靠性以及準確性。由碳纖維板材制成的機體輕，抗拉強度卻能達到普通鋼材的10倍以上，具有優(yōu)異的抗蠕變和抗震性，同時具有良好的耐久性和耐腐蝕性，對耐酸、堿、鹽及大氣環(huán)境的腐蝕也有一定的承受性，可以有效延長無人機的使用壽命。其在外觀方面呈現(xiàn)出的平整度好、表面光澤度高、美觀大方等特點，目前高端無人機已經(jīng)開始大規(guī)模應用此材料。

2、醫(yī)用CT床板

碳纖維復合材料除了優(yōu)異的力學性能表現(xiàn)外，其制作成的碳纖維板材還有X射線透過率高、損耗低的特點，英特力新材料公司生產(chǎn)的碳纖維板X光透過率能達到98%，散射和吸收消耗卻只有2%，總損耗也不足鋁的1/5，并且通過各項性能檢測，已經(jīng)廣泛應用到醫(yī)療CT床板。再加上它的密度很低，只有1.5g/cm3，使用輕便，因而被CT床板、乳腺托架等多種醫(yī)療器械所采用。但是用于醫(yī)療器械的碳纖維板材在質(zhì)量及各項指標方面要求非常高，以山東英特力新材料有限公司為國內(nèi)一家知名醫(yī)療器械商訂制的一款碳纖維醫(yī)療板為例，該款碳纖維板材產(chǎn)品要求碳纖維紋路清晰整齊，不能有絲毫的亂紋，板材表面光潔，有丁點雜質(zhì)、白點、劃痕、凹坑、針孔都不能通過驗收，在厚度公差上要保持在±0.05mm以內(nèi)，板材的平整度要達到相關(guān)的國際標準。因而，為了保證品質(zhì)，該種板材的一切生產(chǎn)過程必須在無塵室中進行，都需要使用熱壓罐工藝生產(chǎn)，每道工序到要經(jīng)過嚴格檢查，這樣最后的成品方能達到高精密放射器械的使用標準。

3、工業(yè)零部件

因為碳纖維板材具有可加工性，因此可以按照圖紙加工成各種形狀的平面，并且可以在板材上面做出各種孔、溝槽，便于與其他部件組合使用，所以被許多高精密機械用來代替金屬材質(zhì)制做成零部件。用碳纖維板材制成的機械零部件具有質(zhì)量輕、強度大、耐磨損等特點，根據(jù)機械需要，還可以通過定制選擇阻燃、增韌、不導電等特定性能。