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浅谈碳纤维制品在航空领域的应用

编辑:中山大航复合材料科技有限公司时间:2020-10-30

碳纤维制品是一种高性能的纤维材料,结构取决于原丝结构和碳化工艺,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。同时,碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、高比吸能(有效破坏长度内单位质量吸收的能量)等优异的综合力学性能,其质轻的特点,使其成为一种不可或缺的替代材料。


碳纤维复合材料在航天航空领域的应用


高性能碳纤维制品具有高比模量,高比强度,耐高温,耐腐蚀,耐磨擦以及吸收波的性能优异,隔音,隔热,易成形易加工等特性,因此与航空领域契合程度极高,满足航空领域对材料的较高要求,所以在航空领域中制造的航空发动机,卫星和航空飞行器,导弹导流罩,运载火箭导流罩,精密支撑结构件等领域中,碳纤维复合材料得到了广泛的应用。除此之外在航空领域中的光学镜体也应用了碳纤维复合材料。


据统计,民航客机例如:空客A380,波音787以及中国的C919应用高性能碳纤维的质量所占比例已经达到了20%~30%。高性能碳纤维制品因具有质量轻,高比强度,高比刚度等特性,在机身轻量化研究中占有的优势地位。


航空航天领域所应用的主要碳纤维及其性能:


1、聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度(>3000MPa),密度(1.76~1.94g/cm3),拉伸弹性模量(>207GPa);


2、沥青基碳纤维的拉伸强度(1600MPa),密度(1.7g/cm3),拉伸弹性模量(379GPa);


3、粘胶基碳纤维的拉伸强度(2100~2800MPa),密度(2g/cm3),拉伸弹性模量(441~552GPa)。


我国对于碳纤维复合材料的运用在航天领域发展得比较快,我国的航天器,比如火箭、卫星等使用周期短,碳纤维复合材料结构比重比较大,约占到20%,与国外的探究和运用水平达到了齐平的地步。我国对于碳纤维复合材料在航空航天领域的研究机构,主要以研究高校为主,比如,北航、南航、哈工大等,主要负责碳纤维复合材料研究应用的工作。


产业化方面做得比较好的是中航复材。随着进一步发展,我国战略需求对这方面材料的不断增大,相关的民营企业也加入到碳纤维复合材料的探究和生产当中,其中有江苏桓神、四川新万兴等企业的加入,形成了激烈的市场竞争,相信碳纤维制品的研究和利用能够得到更好的发展。