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聚焦·航空制造的“新寵兒”:碳纖維復合材料
時間:2020年09月18日 來源:甘肅郝氏炭纖維有限公司  作者:郝氏碳纖維 瀏覽次數:

從20世紀70年代開始,航空工業中復合材料的使用量正在不斷地增加。制造飛機結構的傳統材料包括鋁、鋼和鈦。復合材料的主要優點是減輕了重量,簡化了裝配。性能優勢和減輕飛機結構重量是軍用飛機復合材料發展的主要推動力。雖然商用飛機正日漸關注燃油經濟性,但是復合材料發展的主要推動力,是不斷減少生產和維護成本。

20世紀60年代末,高性能碳纖維作為增強纖維實現了初步的商業化,以連續碳纖維增強的高性能樹脂基復合材料應運而生。碳纖維是含碳量在90%以上的碳素材料,與其他高性能的纖維相比具有最高的比強度和比模量,因此,力學性能十分優異。此外,碳纖維還具有密度低、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導電導熱性、電磁屏蔽性、易加工性等優良性能。因此,碳纖維被廣泛的應用于軍事及民用工業的各個領域,在航空航天所作出的卓越貢獻尤其受矚目。

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碳纖維復合材料的比強度、比模量,比其它與之功能類似的航空航天合金高很多倍。也就是說,在相同的抗拉強度和拉伸模量下,當產品滿足性能要求,碳纖維制品的重量要遠遠低于合金制品。這一優勢可以轉化為顯著的減重效果,可使飛機載重量增大,航程延長,節約能源。要知道,在飛機上每減輕1克質量的價值可要遠大于1克黃金,業內專家指出飛機自重每減少1千克,相當于增加500萬美元的經濟效益。

碳纖維復合材料的穩定性更好。碳纖維復合材料的穩定性體現在耐腐蝕性、抗疲勞性等性能上。飛機在外長途飛行,經常要風里來、雨里去,風吹日曬是免不了的。空氣中的硫化物和雨水中的各種酸堿物質,都在不停的侵蝕著飛機的表面,碳纖維復材比合金更強的耐腐蝕性、抗疲勞性,有著更好的經濟效益,能夠降低飛機全壽命成本。

其實,碳纖維復合材料還有其他很多優點,比如熱膨脹系數低,飛機的機身就沒那么容易因為溫度的變化而變形;結構整體優化,組裝飛機所用的部件減少了,降低了工作量,又提升了效率;電磁屏蔽性好,這樣飛機在執行任務時,具有更好的隱身性能,不容易被發現等。

上述提及的這些性能,都能讓碳纖維復合材料在航空領域得以廣泛應用,成了航空領域的新寵兒。同時,伴隨著碳纖維技術的深入研究,碳纖維的產量也會不斷增加,質量在不斷的提升,而整體價格會穩步下降。相信在不久的將來,會有越來越多的高性能。

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