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聚焦·航空制造的“新宠儿”:碳纤维复合材料

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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。

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来源:碳纤维生产技术
疲劳复合材料隐身航空航天材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-07-10
最近编辑:1月前
碳纤维生产技术
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讲堂·盘点未来几年推动复合材料增长的因素

自从复合材料在制造业中出现以来,这种材料已越来越多地用于几乎所有主要工业领域。由复合材料制成的最终产品的需求已显着增加,未来对于材料而言是充满希望的。在已经广泛应用的行业中,复合材料的崛起意义重大。在美国,复合材料行业在过去一年中以6.3%的速度增长,而这一增长背后的价值高达82亿美元,而最受欢迎的复合材料是玻璃纤维/聚酯树脂复合材料。复合材料最重要的市场通常是运输、建筑、管道和储罐。尽管早在2013年,美国是复合材料的最大消费国,其次是德国,但目前中国已经超过了两者,并且在人均复合材料消费量方面升至第一位,使其成为最大的复合材料消费国。在未来一段时间里,推动复合材料使用量增长的主要因素包括:1.交通运输和汽车运输和汽车可以理解,它是复合材料的最大消费者。复合材料坚硬、抗拉、结实,并且可以满足所有要求。这使它们非常适合所有汽车需求,在这些需求中,汽车必须同时轻量化和坚固。复合材料是此组合的理想解决方案。过去几年来,美国的运输业一直在持续增长,复合材料用途也在不断增长。车辆内部和外部使用玻璃纤维一直是推动该领域复合材料增长的主要因素。铝、高强度钢和镁以及其他复合材料一直是使车辆轻量化以降低油耗和排放的关键驱动因素。2.航空航天除汽车外,过去几年来,航空航天业还大量使用复合材料。实际上,波音787和空中客车350等新一代飞机的结构中碳纤维复合材料含量高达50%,航空航天工业的增长率甚至比汽车工业高出10.3%,而不是汽车工业的6.3%,根据预测这将使航空航天工业成为复合材料的最高消费国。此外,波音公司和空中客车公司都大量积压飞机,这导致过去几年复合材料的堆积需求。当然,今年这一数字肯定还会增加。3.建筑领域过去几年中,建筑行业中的复合材料使用量也显着增长了4.9%。这是由于开发人员正在切换到比传统的砖混砂浆更好和更坚固的复合材料。刺 激这种需求的还有政府对旧基础设施(如桥梁和道路)进行改造的激励措施。目前,建筑业已成为第二大复合材料消费领域。由于施工仍在进行中,这种情况将继续下去。4.管道和储罐这是目前市场上最著名的复合材料消费行业之一。由于石油和天然气生产商以及燃料、废水和污水管道生产公司都看到了复合材料的实用性,因此管道和储罐行业一直在尝试扩大复合材料应用规模。根据特性需求,这是可以理解的,因为复合材料坚固且无腐蚀性,非常适合所有管道和储罐的需求。该行业对复合材料的需求增长了5.2%,在复合材料行业的不同行业中是最高的。5.可再生能源由于涡轮叶片和电动机以及其他材料的重量轻、性能高,因此复合材料开始发挥重要作用。如预期的那样,复合材料既轻巧又结实,并具有高刚度。这使得涡轮机和其他设备的性能非常出色,从而使不断增长的可再生能源市场得到了进一步的推动。美国政府已委托建造大量风能发电场,并在随后的几年中进行,这将大量消耗复合材料。以上因素是近年来复合材料行业表现如此出色的主要原因。近年来,随着复合材料在市场上的采用率不断提高,它们将在整个经济中占据很大的份额。这都是有充分理由的,因为复合材料具有出色的能力,可以应对市场对轻质和坚固材料的需求。来源:碳纤维及其复合材料技术特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络,发布的目的在于传递更多信息及分享,并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。版权归原作者所有,任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议,请第一时间联系我们,我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展,本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台,对广告内容的真实性或有效性不做评价,请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关,特此声明。来源:碳纤维生产技术

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