航空制造的“新宠儿”:碳纤维复合材料
来源:机床商务网      发布时间:2020/09/14

2020年09月09日   来源:机床商务网

从20世纪70年代开始,航空工业中复合材料的使用量正在不断地增加。制造飞机结构的传统材料包括铝、钢和钛。复合材料的主要优点是减轻了重量,简化了装配。性能优势和减轻飞机结构重量是军用飞机复合材料发展的主要推动力。虽然商用飞机正日渐关注燃油经济性,但是复合材料发展的主要推动力,是不断减少生产和维护成本。

20世纪60年代末,高性能碳纤维作为增强纤维实现了初步的商业化,以连续碳纤维增强的高性能树脂基复合材料应运而生。碳纤维是含碳量在90%以上的碳素材料,与其他高性能的纤维相比具有最高的比强度和比模量,因此,力学性能十分优异。此外,碳纤维还具有密度低、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电导热性、电磁屏蔽性、易加工性等优良性能。因此,碳纤维被广泛的应用于军事及民用工业的各个领域,在航空航天所作出的卓越贡献尤其受瞩目。

碳纤维复合材料的比强度、比模量,比其它与之功能类似的航空航天合金高很多倍。也就是说,在相同的抗拉强度和拉伸模量下,当产品满足性能要求,碳纤维制品的重量要远远低于合金制品。这一优势可以转化为显著的减重效果,可使飞机载重量增大,航程延长,节约能源。要知道,在飞机上每减轻1克质量的价值可要远大于1克黄金,业内专家指出飞机自重每减少1千克,相当于增加500万美元的经济效益。

碳纤维复合材料的稳定性更好。碳纤维复合材料的稳定性体现在耐腐蚀性、抗疲劳性等性能上。飞机在外长途飞行,经常要风里来、雨里去,风吹日晒是免不了的。空气中的硫化物和雨水中的各种酸碱物质,都在不停的侵蚀着飞机的表面,碳纤维复材比合金更强的耐腐蚀性、抗疲劳性,有着更好的经济效益,能够降低飞机全寿命成本。

其实,碳纤维复合材料还有其他很多优点,比如热膨胀系数低,飞机的机身就没那么容易因为温度的变化而变形;结构整体优化,组装飞机所用的部件减少了,降低了工作量,又提升了效率;电磁屏蔽性好,这样飞机在执行任务时,具有更好的隐身性能,不容易被发现等。

上述提及的这些性能,都能让碳纤维复合材料在航空领域得以广泛应用,成了航空领域的新宠儿。同时,伴随着碳纤维技术的深入研究,碳纤维的产量也会不断增加,质量在不断的提升,而整体价格会稳步下降。相信在不久的将来,会有越来越多的高性能。