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应用领域拓展——复合材料在12.7中的应用

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用纤维增强树脂基复合材料来制作火箭发动机壳体,经实际使用,性能良好。用聚芳酰胺纤维增强树脂基复合材料制造的制动片,其性能优于石棉增强复合材料。坦克装甲上的应用,在坦克装甲内层衬以聚芳酰胺增强树脂基复合材料,可大大降低中子流辐射穿透强度,减少对坦克驾驶员的杀伤力。在整形外科手术中用纤维增强树脂基复合材料制造关节;用氧化铝晶须增强陶瓷作假牙。

应用领域拓展——复合材料在12.7中的应用

复合材料由于具有优良的力学物理性能,引起人们广泛的关注。国内、外对复合材料的开发研究进展迅速。复合材料的品种不断增加,应用范围十分广泛,从军工到民用,从尖端技术到一般技术,在国民经济和国防建设中发挥着重要的作用。

(1)在航天航空方面的应用 航天和航空飞行器需要比强度高、比模量大的耐高温材料,而先进的复合材料就显示出最大的优越性。

使用纤维增强树脂基复合材料来制作火箭发动机壳体,经实际使用,性能良好。又应用在其他类型的火箭和导弹发动机上,重量比金属的减轻了45%,射程由原来的1600km增加到4000km。导弹的弹头由金属蜂窝增强陶瓷材料制成。航天飞机大量采用了树脂基、金属基复合材料。最大的结构件是中部机身舱门,宽4.57m、长18.29m,为蜂窝夹层结构,其面板为石墨/环氧层压复合材料,夹芯为酚醛树脂蜂窝结构。宇宙飞船的圆形着陆缓冲器是填充聚氨酯泡沫塑的铝蜂窝夹层结构。

在航空工程上应用,如装在发动机风扇叶片及直升机上的压气机叶片是用碳纤维增强树脂基复合材料制造的。玻璃纤维增强复合材料螺旋桨在飞机上使用的较早,另外防弹油箱、起落架、机门、坐椅、行李架、隔板也是用玻璃纤维增强复合材料制成的。

(2)在造船方面的应用 由于玻璃布增强树脂基复合材料质轻、强度高、耐海水腐蚀、抗微生物附着性好、能吸收撞击能、设计和成型工艺较简单和自由,所以应用很广。玻璃纤维增强复合材料深水潜艇和深水调查船,其潜水深度分别为4500m和9000m。

玻璃纤维增强复合材料可以用于制作各种船、艇,如气垫船、各种工作艇、小型舰艇(如巡逻艇、登陆艇、交通艇、消防艇等)。玻璃纤维增强复合材料还可用于舰艇上层建筑、配件或各种船的组装件,如甲板、风斗、风帽、油箱、方向舵、仪表盘、推进器、大型导流帽、救生圈、驾驶室、浮鼓、蓄电池箱、气缸罩、机棚室等。

(3)在车辆方面的应用 复合材料代替钢材制造火车汽车、拖拉机的车身、车顶、车门、窗框、车厢等。玻璃纤维和碳纤维混杂纤维增强热固性复合材料整体成型比赛用汽车。其他汽车上使用复合材料约占总重量的20%。用聚芳酰胺纤维增强树脂基复合材料制造的制动片,其性能优于石棉增强复合材料。

(4)在电器设备上的应用 用玻璃纤维增强复合材料制造重型发电机的护环,不仅工艺简单、价格低廉,而且其性能优于原用的无磁钢护环。一台6000kW的汽轮发电机使用的纤维增强树脂基复合材料制的零部件就有1800多件。电机上的端盖、定子槽楔;大型变压器上的线圈绝缘筒和衬套;熔断器管和绝缘筒;电流互感器的绝缘管和绝缘子;各种绝缘板、集电环、整流子滑环、绝缘梯、继电器绝缘垫以及绝缘操作杆等都是玻璃纤维增强复合材料制造。

(5)在化学工程上的应用 腐蚀是化工石油部门最关心的问题。为此世界各国都在寻求新材料代替金属材料,减少腐蚀,延长石油化工设备的使用寿命。

纤维增强树脂基复合材料具有耐酸、耐碱、耐油和耐其他介质腐蚀等特点,所以广泛用来制造各种贮罐、容器反应釜、运输槽车、冷却塔、酸洗槽、高位槽、液体输送管道、排气和排烟管道、风机叶片等各种化工设备,取得了相当大的效果。(www.xing528.com)

(6)兵器工业上的应用 复合材料在常规武器上的应用越来越多。由于材料复合后,所组成的新材料具有独特的物理力学性能,能最大限度地满足常规武器装备上的要求。

坦克装甲上的应用,在坦克装甲内层衬以聚芳酰胺增强树脂基复合材料,可大大降低中子流辐射穿透强度,减少对坦克驾驶员的杀伤力。另外这种材料密度小、抗冲击、抗切割的能力强,是抗穿甲弹和抗破甲弹的好材料。

武器装备上的应用,用纤维增强树脂基复合材料制成炮弹箱,不但重量轻且防潮。

打靶用炮弹弹壳、枪支的枪托、手枪把以及盔帽都可用纤维增强树脂基复合材料制作,重量轻、强度高、工艺简单、外形美观。

(7)医学上的应用 用纤维增强树脂基复合材料制造假肢,不但重量轻、强度高、制造工艺简单,而且价格低廉。在整形外科手术中用纤维增强树脂基复合材料制造关节;用氧化铝晶须增强陶瓷作假牙。

(8)体育器材上的应用 撑杆跳高的撑杆是由石墨纤维增强环氧树脂基体复合材料制造的,其强度高、模量高。网球球拍、羽毛球球拍杆、高尔夫球棒、跳板、弓等都可用复合材料制造。

(9)其他方面的应用 如硬币、乐器、包装材料都可用复合材料制造。

当前复合材料在工程结构中占有越来越重要的地位,在航天、航空工业及汽车工业中尤为重要。特别对于某些特殊需要,例如航天飞行器重返大气层要承受高温烧蚀、高速气流冲刷,只有复合材料才能满足上述要求,这是单一材料无法代替的。

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