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山东新锐特复合材料有限公司
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碳纤维制品

碳纤维制品应用于航空航天设备构件的优缺点

发布于:2020年12月28日

       碳纤维是最近几十年航空航天的大热门材料,力学性能极其优异,我们碳纤维制品厂家虽然所生产的制品无关乎航空航天业,但是产品也都集材料的质量轻、强度高、耐腐蚀性好等等的优势。进几十年,国内外很多先进的飞行器都使用碳纤维材料,并且以碳纤维材料比例的多少来判断其设计先进性。美国波音公司787飞机碳纤维复合材料使用量达到了50%,从而打造了飞机无与伦比的运载效益:载重大,飞得远,而且座舱压力高,乘坐舒服,噪音小。我们也曾就碳纤维制品在飞机配件的应用做到分析(“除了碳纤维制品配件,飞机还使用过哪些材料?”),那么除了优点,碳纤维制品应用于航空航天设备构件有没有缺点呢?

碳纤维制品应用于航空航天设备构件的优缺点

       碳纤维是一种力学性能极其优异的新材料,拉伸强度一般都在3500MPa 以上,是钢的7-9 倍,拉伸模量在200-700GPa,同样高于钢,但密度只有钢的1/4,比强度是钢的20倍。碳纤维制品构件具有强度高、重量轻、模量高、刚度大的特性, 还具有良好的耐疲劳性、耐腐蚀性、X 射线穿透性、导电性及导热性等优越性能, 正因于此,碳纤维复合材料应用前景极其广阔,飞行器设计方面无论是战斗机,轰炸机,运输机,能用碳纤维的部位一定用,毫不犹豫。

       碳纤维制品构件在应用上有如此明显的优势,在应用历史上却也造成过很大的事故,这也是碳纤维材料的缺点导致的。英国上世纪60年代末期研发的RB-211高涵道比三转子涡扇发动机,优良的设计使这种发动机非常省油,但是也因为设计结构复杂,因而维修不便,且发动机推力不足,并且超重。为了降低发动机叶片重量,相关研究人员使用碳纤维材料作为叶片加工,虽然这项研究降低了叶片重量,但是在进行测试时却发生了零件开裂问题,导致失败。而这项尝试也差点让英国的一家有名公司破产。

       碳纤维制品构件有良好的强度及刚度,重量轻,对于航空航天业能做出巨大的贡献,但是相对的,碳纤维材料可塑性上更差和,同时使用虽然能解决结构强度问题,但是不能解决材料硬度问题。而这些缺陷也是碳纤维复合材料今后的发展方向。


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