30% 短切碳纤维增强 PEEK(PEEK-CF30)注塑件标准力学性能
一、基础力学数据(常温标准试样,注塑成型,参考行业通用国标 / ISO 测试值)
| 性能项目 | 测试标准 | 典型数值 | 对比纯 PEEK 参考 |
|---|---|---|---|
| 拉伸强度 | ISO 527 | 270~310 MPa | 95~105 MPa |
| 拉伸模量 | ISO 527 | 22~26 GPa | 3.6~4.0 GPa |
| 断裂伸长率 | ISO 527 | 1.2%~1.8% | 30%~50% |
| 弯曲强度 | ISO 178 | 390~450 MPa | 150~160 MPa |
| 弯曲模量 | ISO 178 | 20~25 GPa | 3.5 GPa |
| 简支梁无缺口冲击 | ISO 179 | 70~90 kJ/m² | 180~220 kJ/m² |
| 简支梁缺口冲击 | ISO 179 | 8~12 kJ/m² | 60~80 kJ/m² |
| 压缩强度 | ISO 604 | 230~270 MPa | 120 MPa |
| 洛氏硬度 | HRM | 105~110 | 98~102 |
| 泊松比 | — | 0.32 | 0.40 |
二、力学性能核心特点
1. 超高强度、超高刚性,轻量化优势极强
拉伸、弯曲强度约为纯 PEEK 3 倍,模量提升 6 倍以上;
比强度远超铝合金、铜件,同等承重条件下可大幅减薄、减重;
高温下力学保持率优异:200℃时仍保留 70% 以上室温弯曲模量,适合高温承重结构。
2. 耐磨、低摩擦、抗疲劳、抗蠕变
碳纤维在摩擦副形成均匀转移膜,干摩擦磨损量远优于纯 PEEK、玻纤增强 PEEK,可无油长期高速运转;
长期持续高温载荷下蠕变量极小,长期使用尺寸不易变形,适合精密定位件、密封支撑件;
耐往复交变应力,齿轮、滑块、传动衬套长期循环受力不易开裂。
3. 韧性明显下降,脆性提升(主要短板)
伸长率极低,仅 1% 左右,几乎无塑性变形,受力直接脆断;
缺口冲击大幅衰减,尖锐拐角、薄筋、应力集中位置易崩裂;
产品设计需加大圆角、避免薄壁尖角,减少冲击受力工况。
4. 明显各向异性(注塑特有问题)
注塑熔体流动会让碳纤维顺着料流取向,造成两个方向性能差异:
平行料流方向:强度、模量更高;
垂直料流方向:强度、冲击低 15%~30%,收缩率更大,易翘曲变形;改善方案:合理浇口布局、降低注射速度、成型后 200~230℃退火消应力。
5. 抗压性能突出
压缩强度接近拉伸强度,适合承受挤压、顶压工况:阀座、支撑垫块、轴承压环。
三、高温力学表现(200℃参考)
拉伸强度:160~190 MPa
弯曲模量:13~16 GPa高温下依旧具备结构承载能力,是普通工程塑料无法比拟的。
四、与 30% 玻纤 PEEK 简单力学对比
CF30 PEEK:模量、耐磨、防静电更好,但冲击更低、价格更高;
GF30 PEEK:韧性略好、绝缘、成本低,但刚性、耐磨、减重效果弱于碳纤款。
五、使用设计提示
适合:高刚性承重、高速摩擦耐磨、高温精密定位、防静电轻量化结构件;
不适合:承受大冲击、频繁磕碰、需要柔性缓冲的零件;
结构优化:R 角≥0.8mm,壁厚均匀,避免细长薄壁,成型后退火提升尺寸稳定性。
