先进复合材料的发展及展望ppt课件

先进复合材料的发展及展望 目录 先进复合材料的介绍先进复合材料的发展先进复合材料的发展前景 Partone 先进复合材料的介绍 先进复合材料的介绍 先进复合材料 ACM 专指可用于加工主承力结构和次承力结构 其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料 目前主要指有较高强度和模量的硼纤维 碳纤维 芳纶等增强的复合材料 ACM在航空航天等军事上的应用价值特别大 比如 军用飞机和卫星 要又轻又结实 军用舰船 要又耐高压又耐腐蚀 这些苛刻的要求 只有借助新材料技术才能解决 ACM具有质量轻 较高的比强度 比模量 较好的延展性 抗腐蚀 导热 隔热 隔音 减振 耐高 低 温 独特的耐烧蚀性 透电磁波 吸波隐蔽性 材料性能的可设计性 制备的灵活性和易加工性等特点 先进复合材料的介绍 先进复合材料的分类 聚合物基复合材料 基体是塑料 常使用的有尼龙 聚碳酸醋 聚乙烯 聚丙烯 环氧 酚醛有机硅树脂等品种 金属基复合材料 是以金属及其合金为基体 与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料 无机非金属材料基复合材料 是以某些元素的氧化物 碳化物 氮化物 卤素化合物 硼化物以及硅酸盐 铝酸盐 磷酸盐 硼酸盐等物质组成的材料 先进复合材料的介绍 先进复合材料的应用 复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天 汽车等行业 2000年美国汽车零件的复合材料用量达14 8万吨 欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10 5万吨 而在日本 复合材料主要用于住宅建设 如卫浴设备等 此类产品在2000年的用量达7 5万吨 汽车等领域的用量仅为2 4万吨 不过从全球范围看 汽车工业是复合材料最大的用户 今后发展潜力仍十分巨大 目前还有许多新技术正在开发中 例如 为降低发动机噪声 增加轿车的舒适性 正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板 为满足发动机向高速 增压 高负荷方向发展的要求 发动机活塞 连杆 轴瓦已开始应用金属基复合材料 为满足汽车轻量化要求 必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中 与此同时 随着近年来人们对环保问题的日益重视 高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广 因而有人预言 21世纪是复合材料的时代 Parttwo 先进复合材料的发展 先进复合材料的发展 经过20世界60年代末期使用 树脂基高性能复合材料被用于飞机的承力结构 后又逐渐进入工业其他领域 70年代末期发展出了用高强度 高模量的耐热碳纤维和陶瓷纤维与金属复合 特别是鱼轻金属复合 形成了金属基复合材料 克服了树脂基复合材料耐热性差 导热性低等缺点 已广泛应用于航空航天等高科技领域 80年代开始 逐渐出现了陶瓷复合材料 复合材料因其具有可设计的特点受到广泛的重视 因而发展极快 目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨 年产值达1300亿美元以上 Partthree 先进复合材料的发展前景 先进复合材料的发展前景 先进复合材料的发展前景 低成本 制造成本大约占复合材料之间总成本的80 左右 所以低成本复合材料技术的核心是低成本制造技术 高性能 性能是评价材料的重要标准 国防先进武器装备和国民经济高技术的发展 都要求进一步提高复合材料的性能 进一步提高比强度 比模量 多功能化 高技术的发展要求材料不再是单一的结构材料或功能材料 成为未来发展的核心 智能化 智能材料与结构的出现是由于结构材料 功能材料和微电子工业的发展 是三者结合的产物 未来的复合材料将更注重智能性 先进复合材料的发展前景 低成本 1 自动化制造技术 该技术可节省时间 速度较手工铺层提高10倍 且节省原材料 提高之间精度 质量 有效的降低了成本 2 以固化 共胶接为核心的大面积整体成型技术 大面积整体成型课大大减少零件数目 减少紧固件数目 减轻结构质量 降低连接和装配成本 从而有效的降低了总成本 3 罐外成型技术 热压罐法成型时目前航空航天制件最主要的成型工艺方法 但其设备成本高 生产周期长 能源消耗大 故其生产成本高 为降低制造成本 人们在努力寻求热压罐外成型方法 先进复合材料的发展前景 高性能 90年代先进复合材料大部分是采用T300类型的碳纤维和环氧树脂件作为基体 这一类T300环氧复合材料的性能不能满足高技术发展的要求 特别是设计许用值较低 一般在3000LE CAI也较低 一般在200MPa以下 而高技术发展 例如 新一代战斗机和新一代战略核武器等 要求设计许用值达到6000LE左右 CAI值则要求达到300MPa以上 碳纤维的性能是决定先进复合材料性能的关键因素 为此 各国都致力提高改进碳纤维性能 先进复合材料的发展前景 多功能化 传统的材料科学与工程把材料划分为两大类 即结构材料与功能材料 多少年来一直根据这样的概念来研究与发展材料 高技术的发展要求材料不再是单一的结构材料或功能材料 航天高技术的发展要求由一种材料承担多种功能 包括 防热 抗核 承载 吸波 透波 隐身 减震 降噪等 这是实现战略核武器的小型化 轻质化 强突防和全天候的关键因素之一 因此 材料发展中的一种新趋势是结构材料和功能材料的互相渗透 即结构材料的功能化 例如 结构吸波材料 和功能材料的结构化 例如 热结构材料 这就是材料发展中的综合集成 先进复合材料的发展前景 智能化 由材料 结构和电子互相融合而构成的智能材料与结构 是当今材料与结构高新技术发展的方向 随着智能材料与结构的发展还将出现一批新的学科与技术 包括 综合材料学 精细工艺学 材料仿生学 生物工艺学 分子电子学 自适应力学以及神经元网络和人工智能学等 智能材料与结构已被许多国家确认为必须重点发展的一门新技术 成为21世纪复合材料一个重要发展方向 由材料 结构和电子互相融合而构成的智能材料与结构 是当今材料与结构高新技术发展的方向 随着智能材