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航空航天用复合材料的现状及趋势发展问题(一)


发布时间:

2023-01-06

来源:

网络

复合材料所用各种纤维材料性能比较见表1。对一些材料的性能进行了比较。由表1可见,仅玻璃纤维就比金属材料的比强度、比模量分别提升了540%和31%,碳纤维的提升则更为显著。据文献报道,由键能和键密度计算得出的单晶石墨理论强度高达150GPa。因此碳纤维的进一步开发潜力是十分巨大的。日本东丽公司的近期目标是使碳纤维抗拉强度达到8.5GPa、模量730GPa。毋庸置言,碳纤维仍将是今后固体火箭发动机壳体和喷管的主要材料。

复合材料使用的增强纤维

复合材料所用各种纤维材料性能比较见表1。对一些材料的性能进行了比较。由表1可见,仅玻璃纤维就比金属材料的比强度、比模量分别提升了540%和31%,碳纤维的提升则更为显著。据文献报道,由键能和键密度计算得出的单晶石墨理论强度高达150GPa。因此碳纤维的进一步开发潜力是十分巨大的。日本东丽公司的近期目标是使碳纤维抗拉强度达到8.5GPa、模量730GPa。毋庸置言,碳纤维仍将是今后固体火箭发动机壳体和喷管的主要材料。

开发碳纤维复合材料的其他应用大有作为,如飞机及高速列车刹车系统、民用飞机及汽车复合材料结构件、高性能碳纤维轴承、风力发电机大型叶片、体育运动器材(如滑雪板、球拍、渔杆)等。随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的逐步下降,在增强混凝土、新型取暖装置、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用也必将迅速扩大。我国为配合北京奥运会,拟大力开发新型CFRP建材及与环保,日用消费品相关的高科技CFRP新市场。

碳纤维是一种高强度、高模量材料,理论上大多数有机纤维都可被制成碳纤维,实际用作碳纤维原料的有机纤维主要有三种:粘胶纤维、沥青纤维、聚丙烯腈纤维。当前固体火箭发动机结构件用的碳纤维大多由聚丙烯腈纤维制成。

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