飞机复合材料的原材料-增强材料

玻璃纤维2玻璃纤维（GlassFibers/Fiberglass）玻璃纤维是由玻璃原材料加热熔融后，按照一定的工艺，拉丝制成直径为几微米到二十几微米的纤维。3玻璃纤维的性能优点电绝缘和透波性好拉伸强度高不吸潮耐高温缺点脆性对人的皮肤有刺激性4种类E玻璃纤维S玻璃纤维C玻璃纤维5E玻璃纤维电性能优良（电绝缘和透波性好），被称为“电气玻璃”。强度较高。耐热性能优良。能耐大气腐蚀，化学稳定性也好(但不耐酸)6S玻璃纤维具有比E玻璃纤维更高的拉伸强度和弹性模量，为高强度玻璃纤维。价格比E玻璃高得多。7C玻璃纤维优点耐化学性，特别是耐酸性优于E玻璃纤维缺点电气性能差机械强度较低。低于E玻璃纤维10%～20%左右基本上不用于飞机结构8玻璃纤维的应用E玻璃纤维——具有电磁场使用要求的玻璃纤维，主要用于雷达天线罩。波音公司件号为BMS9-3S玻璃纤维——高强度型玻璃纤维，用于有强度要求的结构部分。波音公司件号为BMS8-331各种纤维性能比较芳纶纤维11芳纶纤维(AramidFiber)是由芳香族聚酰胺树脂制成的纤维。复合材料结构中应用最普遍的是聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)芳纶纤维。芳纶纤维121.芳纶纤维的性能——优点优良的耐冲击性。芳纶纤维的耐冲击性大约为石墨纤维的6倍。用它与碳纤维混杂，将能大大提高纤维复合材料的冲击性能。具有优异的拉伸强度和拉伸模量。芳纶断裂伸长率在3%左右，接近玻璃纤维，高于其他纤维。优良的耐磨性、抗疲劳性。密度小，仅为玻璃纤维的1/2和碳纤维的3/4。电绝缘，能透电磁波。131.芳纶纤维的性能——缺点挤压强度低吸湿性强。吸湿后纤维性能变化大耐久性差。暴露于可见光和紫外线时会产生光致降解，导致力学性能下降且颜色发生变化热膨胀系数具有各向异性加工性能差，难以切割和机加（耐磨性非常好）14挤压强度低Kevlar29：

主要用作轮胎帘子线Kevlar49：飞机结构常用Kevlarl49：较Kevlar49提高了模量，改进了吸湿性。2.芳纶纤维主要品种163.芳纶纤维的应用芳纶纤维在湿热环境下，其性能有明显的下降。芳纶纤维一般与碳纤维混杂使用，不用于飞机主要结构，仅应用于以下次要结构:各种整流罩、天花板、隔板、地板、舱壁板、行李架、机翼前缘、方向舵、安定面翼尖、尾椎和应急出口系统次要结构等。芳纶的强度、刚度与玻璃纤维接近，故常用玻璃纤维修理芳纶纤维结构件。

碳纤维性能与应用1、碳纤维的性能—优点—高强度高模量低密度低电阻耐高温抗化学腐蚀高热传导系数低热膨胀系数具有纤维的柔顺性和可编性高强度高模量高温抗氧化性差性脆抗冲击性差1、碳纤维的性能—缺点—应用范围：碳纤维是目前飞机复材结构的主要材料类型，广泛应用于：次承力构件：主承力构件：单向带碳纤维布应用形式：2、碳纤维的应用常用碳纤维中模量碳纤维——BMS9-8(T-300)应用最为广泛预浸料和非预浸料两种型式纤维束(class1）、单向带(class2）和纤维布(class3）中模量高强度碳纤维——BMS9-17(T-800）用于波音777、787主要结构非预浸料。用于制作BMS8-276单向带或碳纤维布msi

是压强的单位,psi也是压强的单位,1msi=1000ksi=1000000psi.1MPa=145psi=0.145ksi=0.000145msi常用碳纤维T300：T代表碳纤维,T代表TensileStrength,表示拉伸强度T300J：J--纤维电化学表面处理过程的机制。M30—M表示石墨纤维300、700指的是碳纤维的品级，数值越高，等级越高，抗拉伸及性能指标越高。T800H：高强中模碳纤维----航天航空常用碳纤维（T300）T700S:工业领域常用低成本碳纤维2、碳纤维的应用碳纤维制备与分类碳纤维制备与分类碳纤维是由聚丙烯腈、沥青等原料经预氧化、碳化等工艺过程制得。a.聚丙烯腈纤维特点：综合机械性能好。目前世界上生产销售的碳纤维，绝大部分用聚丙烯腈制得。

b.粘胶纤维----粘胶基碳纤维耐烧蚀性好

c.沥青纤维----结晶取向度高，弹性模量大1．碳纤维制备碳纤维可由聚丙烯腈纤维、粘胶纤维和沥青纤维烧制而成。烧制有两个主要过程，一是预氧化，二是碳化纤维经石墨化得到的是石墨纤维聚丙烯腈纤维→预氧化→碳化→石墨化

200～300℃惰性气体

惰性气

1200～1600℃

2000～3000℃碳纤维(CarbonFiber)的含碳量在85%～99%之间。含碳量超过99%的纤维称为石墨纤维(GraphiteFiber)。复合材料中的碳纤维实际上是以碳纤维丝束形式出现飞机结构上使用的碳纤维复合材料的碳纤维丝束一般含有1000根至12000根纤维。波音系列飞机上采用的碳纤维复合材料，其碳纤维丝束一般含有1000根或3000根纤维。波音B747和波音B757飞机上，制备复合材料用的碳纤维基本上是3k小丝束碳纤维而B767，3k被12k取代B787主要采用6k、12k和24k较大丝束的碳纤维。通用型碳纤维：1000Mpa100GPa高强度碳纤维2000MPa250Gpa中模量碳纤维。例如:BMS9-8(T-300)中模量高强度碳纤维。例如:BMS9-17(T-800H)高模量碳纤维:300Gpa超高强度碳纤维4000MPa超高模量碳纤维：450GPa2、碳纤维分类（按照力学性能）纤维增强材料构型一、

纤维增强材料构型01020304纤维丝(filament或strand)纤维束(tows,yarns或rovings)单向带(Tape)纤维布(Fabric)单向带和纤维布的优缺点05单独、连续的长纤维。纤维增强材料的基本组织单元。Strand专指玻璃纤维丝。1.纤维丝(filament或strand)由很多条纤维丝合在一起组成。纤维单向带或纤维布的基本结构单元Tows专指碳纤维束yarns或rovings指玻璃纤维或凯夫拉纤维束。Rovings所含丝条量多于yarns，一般不用于飞机结构。玻璃纤维一般扭/绞在一起形成束(yarns)，Tows或rovings无需扭/绞在一起2.维束(tows,yarns或rovings)纤维束在树脂基体中沿同一方向排列形成。单向带一般为预浸料，简称UD带（Unidirectionaltape）。飞机上使用的单向带，绝大部分为碳纤维。碳纤维单向带等级（grade），指每平方米碳纤维多少克重量只有客舱地板为玻璃纤维单向带3.单向带(Tape)纬向（filldirection）：垂直于经向的方向经向（warpdirection）：平行于布

卷的方向纤维布是一般由纤维束通过编织形成，一般成卷保存或者销售。4.纤维布(Fabric)经向（warpdirection）判断方法纤维布卷方向。纤维布表面分离膜上菱形长对角线方向。示踪线。纤维布织边（selvageedge）方向。布的编织方法结构受载形式不同，因而需要不同的纤维布编织方式密集编织型，能够有效防止湿气浸入：平纹编织（plainweave）：例如120型玻璃纤维和凯芙拉，3K-70