碳纖維增強復合材料主要包括：碳纖維增強陶瓷基復合材料，C/C復合材料，碳纖維增強金屬基復合材料，碳纖維增強樹脂基復合材料等。
(1) 碳纖維增強陶瓷基復合材料
用碳纖維增強陶瓷可有效改善韌性，改變陶瓷脆性斷裂形態，同時阻止裂紋在陶瓷基體中的迅速傳播、擴展。目前國內外比較成熟的碳纖維增強陶瓷材料是碳纖維增強碳化硅材料，在航空發動機、可重復使用航天飛行器等領域廣泛應用。
(2) C/C復合材料
它是由碳纖維或織物、編織物等增強碳基復合材料構成，主要由各類碳組成，即纖維碳、樹脂碳和沉積碳。這種材料除具備高強度、高剛性、尺寸穩定、抗氧化和耐磨損等特性外，還具有較高的斷裂韌性和假塑性。在高溫環境中，強度高、不熔不燃，廣泛應用于導彈彈頭，固體火箭發動機噴管以及飛機剎車盤等領域。
(3) 碳纖維增強金屬基復合材料
碳纖維增強金屬基復合材料具有高的比強度和比模量，高的韌性和耐沖擊性能。目前碳纖維增強鋁、鎂基復合材料的制備技術比較成熟。
(4) 碳纖維增強樹脂基復合材料 (CFRP)
它具有輕質、高強、耐高溫、抗腐蝕、熱力學性能優良等特點，被廣泛應用作結構材料及耐高溫燒蝕材料。碳纖維增強樹脂復合材料所用樹脂基體主要分為兩類，一類是熱固性樹脂，另一類是熱塑性樹脂。
碳纖維增強熱塑性塑料是指碳纖維為分散質，熱塑性塑料為基體的纖維增強塑料。用碳纖維增強熱塑性塑料近年來發展較快，其特點是：強度與剛性高，蠕變小，熱穩定性高，線膨脹系數小：減摩耐磨，不損傷磨件，阻尼特性優良。
碳纖維增強熱固性塑料是以熱固性塑料為基體，以碳纖維及其織物為分散質的纖維增強塑料。碳纖維及其織物與環氧、酚醛等樹脂制成的復合材料具有強度高、模量高、密度小、減摩耐磨、自潤滑、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數小、導熱率大，耐水性好等特點。
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