先進復(fù)合材料的發(fā)展及展望

1、整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展及展望先進復(fù)合材料的發(fā)展及展望整理課件整理課件目錄l先進復(fù)合材料的介紹l先進復(fù)合材料的發(fā)展l先進復(fù)合材料的發(fā)展前景整理課件Part one：先進復(fù)合材料的介紹整理課件整理課件先進復(fù)合材料的介紹先進復(fù)合材料先進復(fù)合材料(ACM)(ACM)：專指可用于加工主承力結(jié)構(gòu)和次承力結(jié)構(gòu)、其剛度和強度性能相當于或超過鋁合金的復(fù)合材料。目前主要指有較高強度和模量的硼纖維、碳纖維、芳綸等增強的復(fù)合材料。ACM在航空航天等軍事上的應(yīng)用價值特別大。比如，軍用飛機和衛(wèi)星，要又輕又結(jié)實；軍用艦船，要又耐高壓又耐腐蝕。這些苛刻的要求，只有借助新材料技術(shù)才能解決。ACM具有質(zhì)量輕，較高的比強度、比

2、模量、較好的延展性、抗腐蝕、導(dǎo)熱、隔熱、隔音、減振、耐高（低）溫，獨特的耐燒蝕性、透電磁波，吸波隱蔽性、材料性能的可設(shè)計性、制備的靈活性和易加工性等特點。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的介紹先進復(fù)合材料的分類：先進復(fù)合材料的分類：l 聚合物基聚合物基復(fù)合材料：復(fù)合材料：基體是塑料，常使用的有尼龍、聚碳酸醋、聚乙烯、聚丙烯、環(huán)氧、酚醛有機硅樹脂等品種。l 金屬基金屬基復(fù)合材料：復(fù)合材料：是以金屬及其合金為基體，與一種或幾種金屬或非金屬增強相人工結(jié)合成的復(fù)合材料。l 無機非金屬材料基復(fù)合材料無機非金屬材料基復(fù)合材料：是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、

3、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的介紹 先進復(fù)合材料的應(yīng)用：先進復(fù)合材料的應(yīng)用：復(fù)合材料在美國和歐洲主要用于航空航天、汽車等行業(yè)。2000年美國汽車零件的復(fù)合材料用量達14.8萬噸，歐洲汽車復(fù)合材料用量到2003年估計可達10.5萬噸。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等，此類產(chǎn)品在2000年的用量達7.5萬噸，汽車等領(lǐng)域的用量僅為2.4萬噸。不過從全球范圍看，汽車工業(yè)是復(fù)合材料最大的用戶，今后發(fā)展?jié)摿θ允志薮?，目前還有許多新技術(shù)正在開發(fā)中。例如，為降低發(fā)動機噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動機向高速、增壓、高負

4、荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動機活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。為滿足汽車輕量化要求，必將會有越來越多的新型復(fù)合材料將被應(yīng)用到汽車制造業(yè)中。與此同時，隨著近年來人們對環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進一步推廣。因而有人預(yù)言，21世紀是復(fù)合材料的時代。整理課件Part two：先進復(fù)合材料的發(fā)展整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展經(jīng)過20世界60年代末期使用，樹脂基高性能復(fù)合材料被用于飛機的承力結(jié)構(gòu)，后又逐漸進入工業(yè)其他領(lǐng)域。70年代末期發(fā)展出了用高強度、高模量的耐熱碳纖維和陶瓷纖維與金屬復(fù)合，特別是魚輕金屬復(fù)合，形成了金屬基復(fù)合材料，克服了樹脂基復(fù)合材料耐熱性差、導(dǎo)

5、熱性低等缺點，已廣泛應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域。80年代開始，逐漸出現(xiàn)了陶瓷復(fù)合材料。復(fù)合材料因其具有可設(shè)計的特點受到廣泛的重視，因而發(fā)展極快。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達550多萬噸，年產(chǎn)值達1300億美元以上。整理課件Part three：先進復(fù)合材料的發(fā)展前景整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展前景先進復(fù)合材料的發(fā)展前景：先進復(fù)合材料的發(fā)展前景：l 低成本：低成本：制造成本大約占復(fù)合材料之間總成本的80%左右，所以低成本復(fù)合材料技術(shù)的核心是低成本制造技術(shù)。l 高性能：高性能：性能是評價材料的重要標準，國防先進武器裝備和國民經(jīng)濟高技術(shù)的發(fā)展， 都要求進一步提高復(fù)合材料的性能， 進一步提高比

6、強度、比模量。l 多功能化：多功能化：高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料或功能材料，成為未來發(fā)展的核心。l 智能化：智能化：智能材料與結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)是由于結(jié)構(gòu)材料、功能材料和微電子工業(yè)的發(fā)展，是三者結(jié)合的產(chǎn)物。未來的復(fù)合材料將更注重智能性。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展前景l(fā)低成本：低成本：（1 1）自動化制造技術(shù)：）自動化制造技術(shù)：該技術(shù)可節(jié)省時間、速度較手工鋪層提高10倍，且節(jié)省原材料，提高之間精度、質(zhì)量，有效的降低了成本。（2 2）以固化）以固化/ /共膠接為核心的大面積整體成型技術(shù)：共膠接為核心的大面積整體成型技術(shù)：大面積整體成型課大大減少零件數(shù)目，減少緊固件數(shù)目，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，

7、降低連接和裝配成本，從而有效的降低了總成本。（3 3）罐外成型技術(shù)：）罐外成型技術(shù)：熱壓罐法成型時目前航空航天制件最主要的成型工藝方法，但其設(shè)備成本高、生產(chǎn)周期長、能源消耗大，故其生產(chǎn)成本高。為降低制造成本，人們在努力尋求熱壓罐外成型方法。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展前景l(fā)高性能：高性能： 90年代先進復(fù)合材料大部分是采用T300 類型的碳纖維和環(huán)氧樹脂件作為基體，這一類T300環(huán)氧復(fù)合材料的性能不能滿足高技術(shù)發(fā)展的要求， 特別是設(shè)計許用值較低，一般在3000LE, CAI也較低，一般在200MPa 以下。而高技術(shù)發(fā)展，例如：新一代戰(zhàn)斗機和新一代戰(zhàn)略核武器等， 要求設(shè)計許用值達到6000

8、LE左右，CAI值則要求達到300MPa以上。碳纖維的性能是決定先進復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素。為此， 各國都致力提高改進碳纖維性能。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展前景l(fā)多功能化：多功能化： 傳統(tǒng)的材料科學(xué)與工程把材料劃分為兩大類，即結(jié)構(gòu)材料與功能材料，多少年來一直根據(jù)這樣的概念來研究與發(fā)展材料。高技術(shù)的發(fā)展要求材料不再是單一的結(jié)構(gòu)材料或功能材料， 航天高技術(shù)的發(fā)展要求由一種材料承擔(dān)多種功能，包括：防熱、抗核、承載、吸波、透波、隱身、減震、降噪等，這是實現(xiàn)戰(zhàn)略核武器的小型化、輕質(zhì)化、強突防和全天候的關(guān)鍵因素之一。因此，材料發(fā)展中的一種新趨勢是結(jié)構(gòu)材料和功能材料的互相滲透，即結(jié)構(gòu)材料的功能化（例如，結(jié)構(gòu)吸波材料）和功能材料的結(jié)構(gòu)化（例如，熱結(jié)構(gòu)材料）。這就是材料發(fā)展中的綜合集成。整理課件整理課件先進復(fù)合材料的發(fā)展前景l(fā)智能化：智能化： 由材料、結(jié)構(gòu)和電子互相融合而構(gòu)成的智能材料與結(jié)構(gòu)， 是當今材料與結(jié)構(gòu)高新技術(shù)發(fā)展的方向。隨著智能材料與結(jié)構(gòu)的發(fā)展還將出現(xiàn)一批新的學(xué)科與技術(shù)。包括： 綜合材料學(xué)、精細工藝學(xué)、材料仿生學(xué)、生物工藝學(xué)、分子電子學(xué)、自適應(yīng)力學(xué)以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和人工智能學(xué)等。智能材料與結(jié)構(gòu)已被許多國家確認為必須重點發(fā)展的一門新技術(shù)， 成為21 世紀復(fù)合材料一個重要發(fā)展方向。 由材料、結(jié)構(gòu)和電子互相融合而構(gòu)成的智能材料與結(jié)構(gòu)， 是當今材料與結(jié)構(gòu)高新技術(shù)發(fā)展的