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2023-01
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。
2023-01-06
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据有关资料报导,航天飞行器的质量每减少1千克,就可使运载火箭减轻500千克,而一次卫星发射费用达几千万美元。高成本的因素,使得结构材料质轻,高性能显得尤为重要。利用纤维缠绕工艺制造的环氧基固体发动机罩耐腐蚀、耐高温、耐辐射,而且密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定。
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在现代,大家所乘坐的民航客机,早已使用了高端的复合材料,确保了优良的飞行性能和足够的安全性。但回顾整个航空发展史,最初的飞机,用的都是些什么材料呢?从要满足长时间飞行和载荷足够的要素来看,制造飞机的材料必须得轻便牢固,同时它还得方便人们改造加工,做到耐高温和耐腐蚀等多项要求。看起来,选择合适的航空材料,并不是一件容易的事。
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随着航空材料学的不断发展,人们开始越来越多地使用起复合材料来,使用两种及以上的复合材料,结合了不同材料的优势,还能抵消它们各自的劣势。不同于传统的合金,近年来飞机上所用的复合材料,大都使用更加轻便的树脂基和碳纤维或玻璃纤维组件混合。比起合金,它们更加便于改造加工,完全可以按照设计图来制定不同部位的强度。还有一个优势是,它们比金属更便宜。在国际民航市场上大受好评的波音787客机,就大规模使用了复合材料。
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10月26日,康得投资集团(以下简称“康得集团”或“康得”)与意大利LEONARDO股份公司(以下简称“LEONARDO公司”)协力打造的具有国际优良的水平的航空复合材料产业基地落地江苏张家港。该项目的开工建设,是康得集团、康得新集团打造的碳纤维轻量化产业平台(高端碳纤维制造,碳纤维复合材料设计、研发制造)的一次重大升级,将为中国“大飞机战略”形成重要的战略支撑。
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由于复合材料具有质量轻、较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高(低)温、耐烧蚀、透电磁波, 吸波隐蔽性、可设计性、制备的灵活性和易加工性等特点,所以是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。
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在航空、航天等高端装备制造领域,有“一克重是一克金”的说法,而高端复合材料则是提升产品轻量化水平的主要材料。为减轻重量降低油耗,国产大飞机C919在600项零件中也使用了复合材料。
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项目一期建成后将为CR929宽体客机提供碳纤维复合材料中机身构件,企业也将掌握大型客机碳纤维复合材料中机身优良的设计、研发和制造核心技术,推动中国大型客机复合材料构件设计、制造和检测技术迈上新台阶。
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首先,研究人员将材料层包在纳米碳管(Carbon Nanotube,CNT)超薄膜中,接着向薄膜施加电流,纳米碳管就像电热毯一样迅速产生热量,从而使各层材料固化并融合在一起。利用这种 OoO(out-of-oven)技术,该团队仅耗用 1% 能量就生产出与传统飞机制造流程一样坚固的复合材料。
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麻省理工学院科学家找到一种更简单的方法,无需庞大设备也能制造航空用复合材料,相同技术也能生产风力发动机叶片。现代飞机的机身、机翼等结构并非一体成型,而是先由多片复合材料堆叠而成,然后送进两、三层楼高的高温「烤箱」以及高压灭菌釜(Autoclave)中,融合材料层以形成有弹性的气动外壳。然而最近,麻省理工学院科学家 Brian Wardle 团队开发出一种新方法,无需庞大的加压基础设备也能生产航空用复合材料、风力发动机叶片,有助于加速制程。
2023-01-06