畢業(yè)設(shè)計(jì)-復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-01-07 13:52 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 間，橫截面面積小于 50 乘以 1 的負(fù)五次方平方厘米的含缺陷很少的單晶纖維，其模量和強(qiáng)度接近其晶體的理論值。主要有金屬須、氧化物晶須、氮化物晶須和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)晶須。 ：植物纖維、動(dòng)物纖維、碳物纖維、合成纖維等 特性 一般特性： ，整體性較好 ，性能對(duì)工藝工程及工藝參數(shù)及偶然性因素都十分敏感，難 精確控制結(jié)構(gòu)和性能 （多種復(fù)合效應(yīng)） 一般性能特點(diǎn)： 強(qiáng)度、比模量大 3 先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用 先進(jìn) 樹(shù)脂基復(fù)合材料是以有機(jī)高分子材料為基體、高性能連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料、通過(guò)復(fù)合工藝制備而成 ,具有明顯優(yōu)于原組分性能的一類(lèi)新型材料。 目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料主要包括高性能連續(xù)纖維增強(qiáng)環(huán)氧、雙馬和聚酰亞胺復(fù)合材料。 先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和比模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、便于大面積整體成型以及具有特殊電磁性能等特點(diǎn) ,已經(jīng)成為繼鋁合金、鈦合金和鋼之后的最重要航空結(jié)構(gòu)材料之一。先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料在飛機(jī)上的應(yīng)用 ,可以實(shí)現(xiàn) 15%~30%減重效益 ,這是使用其它材料所不能實(shí)現(xiàn)的 。 先進(jìn)樹(shù)脂的發(fā)展方向和應(yīng)用 向高性能化、高減重效率方向發(fā)展 西方最新研制機(jī)種使用的碳纖維由 T300、 AS4 轉(zhuǎn)向 T800、 IM7，如 F2EF200、 B777 等均用 T800，與 T300 相比，其性能可提高 30%40%。樹(shù)脂則選用改性雙馬 BMI 和改性環(huán)氧，如 F22 主承力結(jié)構(gòu)用 52504BMI 樹(shù) 脂，耐溫達(dá) 200。 C， CAI 值為 220MPa(實(shí)際使用值為 167MPa)。 比外還采用增韌環(huán)氧 9773， CAI 值為 348MPa。 B777 采用 39002 高韌性環(huán)氧樹(shù)脂， CAI 值為 324345MPa。第四代韌性雙馬樹(shù) 脂 5260，耐溫 230。 C， CAI 值 340MPa，較適合于民航機(jī)采用。 高性能纖維和高韌性樹(shù)脂的 F22 總體氣動(dòng)外型布局 應(yīng)用可提高先進(jìn)復(fù)合材料的各種 綜合性能和放寬設(shè)計(jì)許用值，從而可將減重效率由目前的 20%25%提高到 30% 或更高。 重視制造技術(shù)研究、生產(chǎn)條件改造和綜合配套技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展 除繼續(xù)采用成熟的熱壓罐成型技術(shù)外，還應(yīng)對(duì)編織 /RTM、縫編 /RTM、纏繞、拉擠、注塑等多種成型技術(shù)進(jìn)行研究。大力研究先進(jìn)的 ATP 技術(shù)，發(fā)展自動(dòng)切割下料、自動(dòng)鋪帶、自動(dòng)鉆鉚等技術(shù)。先進(jìn)的 ATP 設(shè)備可鋪疊 的專(zhuān)用碳纖維 /BMI 預(yù)浸帶 (帶厚約 )， F22 就成功地采用這項(xiàng)技術(shù)完成了機(jī)翼上下蒙皮的疊層工作， LockheedMartin 和 Boeing 公司都在積 極開(kāi)發(fā) JSF 戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng) 機(jī) S 形進(jìn)氣道的 ATP 技術(shù)，此外， V2 C17 和美國(guó)陸軍的先進(jìn) 戰(zhàn)車(chē)均計(jì)劃采用先進(jìn)的 ATP 技術(shù)。 航空先進(jìn)樹(shù)脂復(fù)合材料的應(yīng)用 重點(diǎn)開(kāi)發(fā)低成本的技術(shù) 制造成本過(guò)高是制約復(fù)合材料擴(kuò)大應(yīng)用，特別是民用領(lǐng)域應(yīng)用的主要障礙，降低成本乃是當(dāng)務(wù)之急。降低成本應(yīng)從設(shè)計(jì)、材料、制造、使用、維護(hù)等多方面綜合考慮，應(yīng)推廣大絲束纖維 (48320K)、 RTM 工藝、 固化自動(dòng)監(jiān)控、整體成型、特種格柵結(jié)構(gòu)和真空滲透等技術(shù)的應(yīng)用。 美國(guó)準(zhǔn)備通過(guò)低成本技術(shù)研究，設(shè)想在 1015 年的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)主要復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件制造成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)的目標(biāo)。其主要技術(shù)思路為：進(jìn)一步提高復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的整體性，更多地采用共固化和膠接技術(shù)以及復(fù)合材料的DFM(DesignforManufacture)和 DFA(DesignforAffordability)技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的優(yōu)化應(yīng)用，從而大大提高復(fù)合材料的應(yīng)用效益，實(shí)現(xiàn)制造成本降低一個(gè)數(shù)量級(jí)的目標(biāo)。 目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)復(fù)合材料的研究 和應(yīng)用通常都具有時(shí)間緊、經(jīng)費(fèi)少、任務(wù)重的特點(diǎn)，往往缺乏從設(shè)計(jì)、制造到使用、維護(hù)的全過(guò)程成本的精細(xì)模擬分析和評(píng)估，存在重大技術(shù)決策和最終成果預(yù)測(cè)不科學(xué)和定量預(yù)測(cè)結(jié)果少等問(wèn)題，消除這些矛盾對(duì)確保復(fù)合材料科研工作高起點(diǎn)和順利進(jìn)行以及研究成果的推廣應(yīng)用具有重要作用。 強(qiáng)調(diào)復(fù)合材料一體化綜合技術(shù)的發(fā)展 復(fù)合材料技術(shù)本身正向著技術(shù)綜合化、功能多樣化和智能結(jié)構(gòu)化方向發(fā)展，它的研究和應(yīng)用往往涉及設(shè)計(jì)、材料、制造、測(cè)試、使用和維護(hù)等諸多專(zhuān)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。其發(fā)展應(yīng)用上任何成功的突破都是各專(zhuān)業(yè)人員協(xié)同工作的結(jié)果，需要各專(zhuān)業(yè) 人員協(xié)同工作，為一個(gè)共同的目標(biāo)而努力，這樣才能集中有限的人力、財(cái)力和 物力，在較短的時(shí)間內(nèi)完成繁重的研制任務(wù)。 重視熱塑性復(fù)合材料的研究和應(yīng)用 以連續(xù)纖維或長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料 (常以 PP、 PA、 PC 及高性能塑料 PEEK、 PES、 PPS 等為基體材料 )，既具有熱固性復(fù)合材料那樣良好的綜合力學(xué)性能，又在材料韌性、耐腐蝕性、耐磨性及耐溫性方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，而在工藝上還具有良好的二次或多次成型和易于回收的特性，其良好的發(fā)展和應(yīng)用前景是顯而易見(jiàn)的，因此，要繼續(xù)重視發(fā)展熱塑性復(fù)合材料，使熱塑性復(fù)合材料的研究和應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。 4 熱塑性纖維復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用 塑性纖維復(fù)合材料的特點(diǎn) 塑性纖維復(fù)合材料（ＦＲＴＰ）是纖維復(fù)合材料 （ＦＲＰ）中的一大門(mén)類(lèi)。在熱固性纖維復(fù)合材料的啟發(fā)下，萌發(fā)了研制熱塑性纖維復(fù)合材料的想法。 熱塑性纖維復(fù)合材料有下列特點(diǎn)： ａ．有較高的斷裂韌性 ｃ．耐 化學(xué)藥品及耐水性 ｄ．熱成型性能好，生產(chǎn)效率高 ｅ．廢料可再生利用 ｆ．普通熱塑性復(fù)合材料密度低， 價(jià)格便宜，模具費(fèi)用小 ｇ．高性能
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