先进复合材料制造技术
先进复合材料主要制造工艺和专用设备
先进复合材料主要制造工艺和专用设备中国航空工业第一集团公司科技发展部 郝建伟中国航空工业发展研究中心 陈亚莉先进复合材料具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、成型工艺性好和成本低等特点，是理想的航空结构材料，在航空产品上得到了广泛应用，已成为新一代飞机机体的主体结构材料。
复合材料先进技术的成熟使其性能最优和低成本成为可能，从而大大推动了复合材料在飞机上的应用。
一些大的飞机制造商在飞机设计制造中，正逐步减少传统金属加工的比例，优先发展复合材料制造。
本文旨在介绍在复合材料制造过程中所涉及到的主要工艺和先进专用设备。
复合材料在飞机上的应用随着复合材料制造技术的发展，复合材料在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。
复合材料在飞机上的应用趋势有如下几点：（1）复合材料在飞机上的用量日益增多。
复合材料的用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比来表示，世界上各大航空制造公司在复合材料用量方面都呈现增长的趋势。
最有代表性的是空客公司的A380客机和后续的A350飞机以及波音公司的B787飞机。
A380上复合材料用量约30t。
B787复合材料用量达到50%。
而A350飞机复合材料用量更是达到了创纪录的52%。
复合材料在军机和直升机上的用量也有同样的增长趋势，近几年得到迅速发展的无人机更是将复合材料用量推向更高水平。
（2）应用部位由次承力结构向主承力结构发展。
最初采用复合材料制造的是飞机的舱门、整流罩、安定面等次承力结构。
目前，复合材料已经广泛应用于机身、机翼等主承力结构。
主承载部位大量应用复合材料使飞机的性能得到大幅度提升，由此带来的经济效益非常显著，也推动了复合材料的发展。
（3）在复杂外形结构上的应用愈来愈广泛。
飞机上用复合材料制造的复杂曲面制件也越来越多，如A380和B787飞机上的机身段，球面后压力隔框等，均采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（RFI）工艺制造。
（4）复合材料构件的复杂性大幅度增加，大型整体、共固化成型成为主流。
激光熔覆技术的原理和应用
激光熔覆技术的原理和应用1. 激光熔覆技术的简介激光熔覆技术是一种常用于金属表面改性和复合材料制备的先进加工技术。
它利用高能激光束对工件表面进行局部熔化，使金属或合金液态化并与基材相互混合，形成一层高质量的涂层。
激光熔覆技术具有熔化速度快、固化快、热影响区小、涂层与基材结合强等优点，因而在航空航天、汽车制造、能源装备等领域得到广泛应用。
2. 激光熔覆技术的原理激光熔覆技术的实质是利用高能激光束对工件表面进行局部加热，使其达到熔点，然后进行快速冷却，使其凝固成为一层均匀致密的涂层。
其原理主要包括以下几个方面：2.1 激光加热高能激光束在与工件表面接触时，光能转化为热能，使工件局部区域温度升高。
激光加热具有高度集中的特点，可以实现对工件表面的高温局部加热，而对其他区域几乎没有热影响。
2.2 金属熔化通过激光加热，金属或合金在达到熔点的条件下发生熔化。
激光熔化的特点是熔池温度高、熔池容积小、凝固速度快。
这使得熔化的金属能够在非常短的时间内冷却并固化，形成一层均匀致密的涂层。
2.3 冷却和凝固金属熔池在短时间内冷却并凝固形成固体涂层。
冷却速度的快慢直接影响涂层的组织结构和性能。
激光熔覆技术的快速冷却速度可以避免大晶粒的形成，并在晶界处形成细小的析出相，提高涂层的强度和硬度。
3. 激光熔覆技术的应用激光熔覆技术在多个领域有着广泛的应用，下面列举了其中一些典型的应用：3.1 表面修复和修饰通过激光熔覆技术可以对损坏的金属零件进行修复和修饰。
激光熔覆可以填充表面缺陷、修复裂纹，提高零件的使用寿命和性能。
3.2 硬质合金涂层制备激光熔覆技术可以在金属基材表面涂覆硬质合金材料，提高金属零件的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性。
硬质合金涂层广泛应用于机械零件、切削工具等领域。
3.3 功能性涂层制备通过激光熔覆技术可以在金属基材表面制备各种功能性涂层，如热障涂层、阻尼涂层、导电涂层等。
这些涂层可以为金属零件赋予新的性能和功能，拓展其应用范围。
先进铝基复合材料研究的新进展
先进铝基复合材料研究的新进展随着科技的快速发展，先进材料的研究与应用越来越受到人们的。
其中，先进铝基复合材料作为一种具有优异性能和广阔应用前景的材料，成为了科研人员和工业界的研究热点。
本文将介绍先进铝基复合材料研究的新进展，包括材料选择、研究方法、研究成果以及未来发展方向等方面。
先进铝基复合材料的研究具有重要意义，它不仅可以提高材料的综合性能，还能满足各种复杂和严苛的应用环境。
特别是在航空、航天、汽车和电子等领域，先进铝基复合材料的需求日益增长，这促使科研人员不断深入研究和探索。
在选择先进铝基复合材料时，需综合考虑材料的性能、成本、制备工艺等因素。
铝基体具有优异的加工性能和良好的导热、导电性能，但其强度和硬度相对较低。
因此，通过添加增强体可以有效地提高铝基复合材料的综合性能。
常见的增强体包括陶瓷颗粒、碳纤维、金属氧化物等。
在选择材料时，需要根据实际应用需求来选择适当的增强体和制备工艺。
先进铝基复合材料的研究方法包括实验设计、工艺优化、材料性能测试等。
实验设计是通过调整材料的组成、结构和制备工艺等因素，优化材料的性能。
工艺优化是通过改进制备工艺，提高材料的制备效率和质量。
材料性能测试是对制备好的材料进行各种性能测试，包括力学、物理和化学性能等。
经过科研人员的不懈努力，先进铝基复合材料的研究取得了许多重要成果。
在制备工艺方面，成功开发出了多种低成本、高效的制备方法，如粉末冶金法、熔融搅拌法、原位合成法等。
这些制备方法不仅能够保证材料的质量和性能，还能降低制备成本，提高生产效率。
在性能特点方面，先进铝基复合材料具有优异的力学性能，如高强度、高硬度、良好的韧性和抗疲劳性等。
它们还具有优异的导电、导热、耐腐蚀和抗辐射等性能。
这些优良的性能使得先进铝基复合材料在各种复杂和严苛的应用环境中表现出色。
在应用前景方面，先进铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子、能源等领域展现出了广阔的应用前景。
例如，在航空航天领域，先进铝基复合材料可以用于制造轻质高强度的结构件和功能件；在汽车领域，它们可以用于制造轻量化、高强度的零部件，从而提高汽车的动力性和燃油经济性；在电子领域，它们可以用于制造高效散热器、电路板等关键部件，从而提高电子设备的性能和可靠性。
大型复合材料壁板先进制造技术及应用
大型复合材料壁板先进制造技术及应用李林【摘要】The large and integrative composite panels can not only reduce the plane weight, but also improve the plane performance, simplify assembly. Because of layup complexity in the large-sized co-cured composite part, it is dif-ficult for traditional molding technology and quality is unstable. With the theory of design for manufacture, DFM, and ap-plying the advanced digital manufacture technique to the composite part , it is a good method for solving the large-sized composite panel manufacture.%大型整体化的复合材料壁板会起到较好的减重效果,明显提升飞机的整体效能,简化装配工艺.大尺寸共固化的复合材料制件铺层结构复杂,传统成型工艺难度大,质量稳定性差,组合元件形位尺寸有偏差.随着设计制造一体化(DFM)理念的出现,先进数字化制造技术在复合材料零件制造方面的应用很好地解决了大尺寸复合材料壁板类零件制造的难题.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】5页(P105-109)【关键词】设计制造一体化;自动铺带;加热预成型;激光定位组合【作者】李林【作者单位】航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司,沈阳 110850【正文语种】中文相较金属材料，复合材料有较好的比刚度、比强度、耐疲劳、抗冲击、耐腐蚀性能。
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。
金属复合材料是由金属基体和增强材料（如纤维增强材料）组成的复合材料。
相比于传统的单一金属材料，金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。
然而，由于其复杂的结构和成分，金属复合材料的成形加工相对困难。
先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面：
1. 粉末冶金成形技术：通过将金属粉末与增强材料混合，然后经过高温和高压的成形过程，使其熔合并固化成型。
这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。
2. 金属复合材料锻造技术：利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。
锻造可以改变材料的内部组织结构和形状，从而提高其力学性能和耐热性能。
3. 金属复合材料挤压技术：通过在金属复合材料中施加高压，使其通过模具的通道流动并成形。
挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。
4. 金属复合材料注射成型技术：利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。
注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。
以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术，通过这些技术的应用，可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品，满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。
航空航天工业的新材料与制造技术
航空航天工业的新材料与制造技术航空航天工业的发展对于材料和制造技术的需求非常迫切。
随着航空航天行业的不断发展壮大，传统材料和制造技术已经无法满足日益增长的需求。
因此，航空航天工业开始研究和应用新材料和制造技术以满足其高度复杂和严苛的要求。
一、先进复合材料先进复合材料是航空航天工业中的新宠。
它由两种或以上的基本有机和无机材料组成，结合了各种材料的优点，并通过复合而获得卓越的性能。
在固体火箭推进器和飞机翼等部件中，先进复合材料得到了广泛应用。
与传统金属材料相比，先进复合材料具有更高的强度、更低的密度和更好的耐热性能。
二、3D打印技术3D打印技术是一种以数字模型为基础，通过层层堆积材料来制造物品的制造技术。
在航空航天工业中，3D打印技术被广泛应用于快速制造样件以及复杂形状部件的制造。
使用3D打印技术，可以大大缩短产品开发周期，减少材料浪费，并提高生产效率。
三、先进焊接技术焊接技术在航空航天工业中起着至关重要的作用。
随着航空航天工业对高强度、高性能材料的需求增加，传统的焊接技术已经不能满足要求。
因此，航空航天工业开始研究和应用先进的焊接技术，如激光焊接和电子束焊接。
这些新技术能够提供更高的焊接强度和更低的残余应力。
四、表面处理技术航空航天部件的表面处理对于确保其性能和使用寿命至关重要。
新材料的开发和应用带来了对表面处理技术的新要求。
航空航天工业正在研究和应用一系列新的表面处理技术，如电化学抛光、等离子体喷涂和膜沉积技术。
这些技术能够提供更好的材料表面质量和抗腐蚀性能。
五、智能制造技术智能制造技术是指通过人工智能、大数据分析和物联网等先进技术实现制造业的自动化和智能化。
航空航天工业开始利用智能制造技术提高生产效率、降低成本。
通过智能制造技术，航空航天工业能够实现自动化生产、智能监测和预测性维护，提高产品质量和制造效率。
总结：航空航天工业的新材料和制造技术的应用对于推动航空航天工业发展具有重要作用。
先进复合材料、3D打印技术、先进焊接技术、表面处理技术以及智能制造技术等的应用不断创新和推进了航空航天行业的发展进程。
rtm成型工艺技术
rtm成型工艺技术RTM（Resin Transfer Molding）成型工艺技术是一种在复合材料制造中常用的工艺技术，通过将预浸料注入模具中，使其在高压下固化成型。
以下是关于RTM成型工艺技术的详细介绍。
RTM成型工艺技术是一种集注塑成型和压缩成型为一体的复合材料成型工艺。
该工艺以模具为基础，通过将环氧树脂及其增强材料预浸料注入模具中，并施加一定的压力，使预浸料在模具内部充分浸透并固化。
与传统成型工艺相比，RTM成型具有高成型质量、高成型效率、低成本和环保等优点。
RTM成型工艺技术可以应用于各种复合材料制品的生产，特别是结构性和高强度要求的制品。
例如，飞机、汽车、船舶、建筑等领域的复合材料零部件都可以采用RTM成型工艺进行制造。
此外，RTM工艺还可以灵活地生产各种复材件，如复材齿轮、复材托架等。
RTM成型工艺的关键是模具的设计和制造。
模具必须具备良好的密封性和耐压性能，以确保预浸料在注入过程中不会泄漏。
此外，模具的开关设计也很重要，以确保成品能够顺利脱模。
因此，模具的制造需要高精度的加工和高耐磨的材料。
RTM成型工艺的关键步骤包括预浸料的配料、模具的准备、预热和注射、压力施加和固化等。
在制造过程中，预浸料需要在一定的温度下预热，以改善流动性并减少预浸料中的空气。
然后，预热的预浸料通过注射设备注入到模具中，同时施加一定的压力以保证预浸料充分浸透。
最后，固化过程中，通过加热或其他方法使预浸料固化，并获得最终产品。
RTM成型工艺技术具有许多优点。
首先，由于采用了大型模具和注射设备，RTM工艺可以高效地进行大规模生产，提高生产效率。
其次，由于预浸料中的树脂是事先注入的，可以较好地控制纤维的含量和取向，从而使得制品具有更高的强度和刚度。
此外，由于预浸料中的树脂经过事先预热，因此也能在注入过程中更好地充满空气孔隙，减少产品的缺陷率。
然而，RTM成型工艺也存在一些挑战和限制。
首先，由于需要大型模具和注射设备，设备投资和生产成本相对较高。
航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势
航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势航空航天先进复合材料是用于航空航天领域的高性能材料，由于其优
异的机械、物理和化学性能，在现代航空航天技术中得到了广泛应用。
这
种材料通常由纤维增强聚合物基体组成，具有高强度、低密度、高刚度、
耐热性和抗腐蚀性等特点，因此被广泛用于制造飞机、导弹、航天器等。
目前，航空航天先进复合材料的研究主要集中在以下几个方面：
1.复合材料制备技术：包括预浸料、热成型、自动化制造等多种技术，目的是提高复合材料的质量和生产效率。
2.复合材料性能研究：包括复合材料的强度、刚度、热膨胀系数、热
传导率、阻燃性等多个方面的研究，以满足不同的使用需求。
3.复合材料的形态和结构控制：包括复合材料的制备、表面处理、氧
化层控制、纤维方向控制等多个方面的研究，以控制复合材料的性能和使
用寿命。
4.复合材料的性能评估：通过实验测试和数学建模，评估复合材料的
机械、物理和化学性能，并为材料的应用提供理论依据和技术支持。
未来，航空航天先进复合材料的研究将继续在以上几个方面进行深入
探索，同时还将面临新的挑战和机遇。
例如，需要开发更高性能的复合材料，实现更低成本的生产技术，探索新的材料组合和形态，以适应不断发
展的航空航天技术的需求。
波音公司的航空材料与技术研究
波音公司的航空材料与技术研究波音公司一直致力于航空领域的创新，并在航空材料与技术研究方面取得了重要进展。
本文将探讨波音公司在航空材料与技术研究领域的一些重要成果和应用。
一、先进复合材料技术波音公司在航空材料研究中取得了突破性的进展，其中一项重要的技术是先进复合材料的开发与应用。
先进复合材料是由多种不同材料的组合而成，具有轻量化、高强度、耐腐蚀和防火等特性。
波音公司利用这些复合材料研制出了一系列的先进飞机机体结构和零部件，如波音787梦想飞机的机翼和机身。
这些先进复合材料的应用使得飞机整体重量减轻、燃料效率提高，同时增强了飞机的安全性能。
二、先进涂层技术除了复合材料，波音公司在航空材料研究中还借鉴了先进涂层技术。
涂层技术可以为航空材料提供额外的保护，延长其使用寿命。
波音公司研发出了一系列的先进涂层材料，用于保护飞机结构和零部件免受腐蚀、磨损和高温等环境的影响。
这些涂层不仅可以提高飞机的耐用性，还可以减少维护成本和提高运行效率。
三、先进传感器技术为了提高航空材料的安全性和性能监测能力，波音公司还研究并应用了先进传感器技术。
这些传感器可以实时监测材料的应力、变形、疲劳等性能指标，并及时反馈给飞机操作员和维修人员。
借助这些传感器，波音公司可以实时监测飞机结构的健康状况，及时发现潜在的问题并采取相应的维修措施，从而保证飞机的安全性和可靠性。
四、新一代航空材料的研发波音公司一直致力于研发新一代的航空材料，以满足未来航空业的需求。
其中之一是金属3D打印技术的应用。
金属3D打印技术可以在机组制造过程中直接构建复杂的金属零部件，减少材料浪费和能源消耗。
此外，波音公司还在探索新材料的应用，如先进聚合物材料和纳米材料等，以进一步提高航空材料的性能和效率。
总结起来，波音公司在航空材料与技术研究领域取得了令人瞩目的成就。
通过先进复合材料技术、先进涂层技术、先进传感器技术以及新一代航空材料的研发，波音公司不断推动航空工业的创新发展，为航空业带来更安全、更高效的解决方案。
先进树脂基复合材料技术发展及应用现状
先进树脂基复合材料技术发展及应用现状一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，先进树脂基复合材料作为一种高性能、轻质、高强度的材料，已经在航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等众多领域得到了广泛应用。
本文旨在对先进树脂基复合材料技术的发展历程进行深入剖析，并探讨其在各个领域的应用现状。
通过对国内外相关研究的综述，本文将总结先进树脂基复合材料技术的发展趋势，以及面临的挑战和机遇，以期为推动该领域的技术进步和产业发展提供参考。
在文章的结构上，本文首先将对先进树脂基复合材料的定义、分类及特点进行阐述，为后续的研究奠定理论基础。
接着，文章将回顾先进树脂基复合材料技术的发展历程，分析其在不同历史阶段的主要特点和成就。
在此基础上，文章将重点探讨先进树脂基复合材料在各个领域的应用现状，包括航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等。
文章还将关注先进树脂基复合材料技术在实际应用中面临的挑战，如成本、性能优化、环保等问题，并提出相应的解决方案。
文章将展望先进树脂基复合材料技术的发展前景，探讨其在未来可能的发展趋势和创新点。
通过对先进树脂基复合材料技术的深入研究和分析，本文旨在为相关领域的科研人员、工程师和管理者提供有益的参考和启示，推动先进树脂基复合材料技术的持续发展和创新。
二、先进树脂基复合材料技术的发展先进树脂基复合材料技术的发展经历了从简单的层压复合材料到高性能、多功能复合材料的演变。
近年来，随着科技的不断进步，该领域取得了显著的突破和进展。
树脂体系的创新：树脂作为复合材料的基体，其性能直接影响着复合材料的整体性能。
传统的树脂体系如环氧树脂、酚醛树脂等，虽然在很多领域有广泛应用，但随着性能要求的提升，新型树脂体系如聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂等逐渐崭露头角。
这些新型树脂具有更高的热稳定性、更低的介电常数和介电损耗，以及更好的机械性能，为先进树脂基复合材料的发展提供了强大的支撑。
增强材料的多样化：增强材料是复合材料中的关键组成部分，其种类和性能直接影响着复合材料的力学性能和功能特性。
先进复合材料制造及过程控制技术
先进复合材料制造及过程控制技术摘要：基于先进复合材料比强度、比模量高，抗疲劳、耐腐蚀性能好，结构、功能可设计，可整体成型等优异特性，由于复合材料是多组分的各向异性材料，其材料制造和构件成型同步完成，对产品制造缺陷的修复空间狭小，要实现大型复杂结构件的高效、稳定制造，除了要具备性能优异的原材料以外，复合材料构件的制造技术至关重要。
因此，开展先进复合材料结构制造技术研究并实现复合材料制造过程的高水平质量控制，对满足民机适航性和经济性的高标准要求、实现复合材料在民机领域的大规模应用与批产具有重要意义。
关键词：先进复合材料；飞机；制造技术先进复合材料已成为新一代大飞机的主体结构材料，其在飞机上的用量和应用部位已经成为衡量飞机结构先进性的重要标志之一。
随着复合材料在飞机上的应用日益广泛，复合材料产品生产制造过程的质量控制也随之成为研究的热点问题。
一方面，由于航空企业对质量的严格要求决定了作为飞机重要零部件的复合材料产品必须进行严格的生产控制和管理；另一方面，由于复合材料的原材料和生产制造加工成本昂贵，故有必要对生产加工过程进行实时监控，及时发现生产中出现的异常因素，减少或防止不合格品的产生，有效提高企业效益。
一、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料，通常由基体和增强剂两部分构成。
当今，复合材料已经与铝、钢、钛一起并列为四大航空结构材料。
复合材料在经历了几个阶段的发展后，实现了从非承力构件、次承力构件到尾翼、机翼与机身等主承力构件的转变。
发生这种转变既是因为飞机性能的需求，同时也是商业和市场竞争的需要。
目前新研制的飞机大都在主结构上采用了复合材料，这大大的提高了结构的一体化程度，减少了零部件的个数，缩短了总装的时间。
另外，复合材料非常好的物理特性和可设计性，再加上目前复合材料生产成本的降低，这促使了航空企业选材从金属材料向复合材料的转变。
当今，随着先进复合材料在军、民用飞机上的应用，复合材料的生产制造成本不断降低，复合材料的应用越来越广泛，不仅在航空航天领域，其他各个领域如航海领域等也越来越多的应用先进复合材料到结构中。
先进树脂基复合材料
2
高性能树脂基体
树脂基体的研究：主要围绕着改善耐湿热性能、提高韧 性和工作温度。 • 环氧树脂（EP）：具有工艺性能好、综合力学性能好 和价格便宜等一系列优点，但耐湿热性能较差。 • 氰酸酯树脂（AC）：吸湿率低、韧性好、介电性能好。 是未来结构/功能一体化的优良材料，氰酸酯树脂一般 需要较高的后处理温度，这给使用带来不便。 • 双马来酰亚胺 (BMI)：耐湿热性能和耐热性均优于环 氧树脂。BMI可以和多种化合物共聚以改善其韧性。 • 耐高温聚酰亚胺（PMR）：更高耐温等级，可在 350℃以上长期使用。
•
生产现状：PBO产品有美国和日本东洋纺织公司生产的PBO—AS，日本东 洋纺织公司开发出名为Zylon和PBO—HM的高性能PBO纤维，还有荷兰阿 克苏的PBO—M5，杜邦公司的PBO等九种牌号。
1.3.2 聚苯并噻唑（PBT）纤维
• • • •
PBT：在高分子主链中含有苯并噻唑重复单元的耐高 温、高模量芳杂环聚合物，简称PBT。性能见表1-4. 具有高性能原因：除了必要的芳杂环化学结构外，还 有其分子链在轴向方向的高度取向。 应用：PBT纤维可用于石棉替代物和缆绳，是高性能 复合材料的新型增强体。织物用于防弹服、航天领域 中的火箭发动机壳体、太阳能阵列、压力阀和空间结 构架，是未来的宇航材料。 中国：曾进行合成工艺的基础研究和工艺与性能的研 究，由于合成工艺复杂，溶剂成本高，限制了PBT纤 维的发展和应用。
1.3.1 聚苯并二恶唑（PBO）纤维
PBO纤维的结构：在主链中含有苯环及芳杂环组成的
刚性棒状分子结构，以及链在液晶态纺丝形成的高度 取向的有序结构。 性能： • 拉伸强度为4.8~6.2GPa， • 断裂伸长率为2.4%， • 弹性模量为280~406GPa， • 相对密度为1.56，吸湿率＜1%，分解温度670℃， • 具有蠕变小、耐磨性极好、高温下不熔融等特性。该 纤维手感好，非常纤细，可制备不同的形式如连续纤 维、精纺细纱、布、缝合织物、短切纤维、浆粕等。
先进复合材料
先进复合材料先进复合材料指的是由两种或两种以上的材料组成的新型材料，进一步发展了材料科学技术的领域。
它的出现不仅使材料的性能得到了极大的提升，还推动了科学技术的发展。
先进复合材料具有许多优异的性能。
首先，它们拥有很高的强度和刚度。
由于复合材料是由多种材料组合而成，它们可以发挥各种原材料的优点，从而使整个材料的性能得到提升。
例如，碳纤维复合材料由碳纤维和环氧树脂组成，具有很高的强度和刚度，可以用于制造飞机、船舶等。
其次，先进复合材料具有很好的耐腐蚀性和耐磨损性。
由于复合材料中通常包含防腐蚀剂和抗磨剂，所以它们可以在恶劣的环境下长时间使用而不受损坏，这也使得它们在工业生产中得到广泛应用。
另外，先进复合材料还具有很好的导热性和导电性。
碳纤维复合材料由于含有碳纤维，因此具有很好的导热性和导电性，可以用于制作散热器、导电板等。
这也为材料的多功能利用提供了便利。
同时，先进复合材料还具有很低的密度和重量轻的特点。
相比于传统材料，先进复合材料的密度更低，重量更轻，这使得它们可以用于制造航空航天器、汽车等，有效提高了其性能和使用效果。
然而，先进复合材料也存在一些问题。
首先，复合材料的生产与加工过程相对复杂，并且成本较高。
这不仅需要特殊的设备和工艺，还需要特定的工人技术，从而增加了材料成本。
其次，复合材料的可持续性和环境友好性也是一个挑战。
由于复合材料通常由塑料、树脂等制成，因此在制造和废弃处理时会产生大量的废物和污染物，对环境造成一定的影响。
综合来看，先进复合材料的出现给材料科学技术带来了巨大的突破和发展。
它们具有很多优异的性能，可以广泛应用于航空航天、汽车、建筑等行业。
然而，我们也应继续研究先进复合材料的生产与加工技术，进一步提高其可持续性和环境友好性，为人类创造更好的生活环境。
航空航天先进复合材料制备技术实践教程教案
航空航天先进复合材料制备技术实践教程教案1. 简介航空航天工程中使用的先进复合材料是现代科技的重要产物。
为了满足航空航天领域对轻质高强材料的需求，航空航天先进复合材料制备技术应运而生。
本实践教程旨在向学生介绍航空航天先进复合材料制备技术的基本原理、工艺步骤以及实际应用。
2. 原理介绍航空航天先进复合材料的制备原理是将不同材料的纤维或颗粒通过化学反应或物理方法结合在一起，形成具有特定性能和结构的复合材料。
这种材料具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等特点，适用于航空航天领域。
3. 工艺步骤3.1 材料准备在制备复合材料之前，需要准备纤维增强材料、基体材料和界面材料。
纤维增强材料可以选择碳纤维、玻璃纤维等，基体材料可以选择树脂、金属等。
3.2 制备预浸料预浸料是制备航空航天先进复合材料的重要一步。
将纤维增强材料浸渍于基体材料中，并通过固化反应将两者粘结在一起。
3.3 复合材料成型将预浸料制备成所需形状的复合材料。
可以采用压制、层叠或注射等方法进行成型。
3.4 热处理经过成型之后，复合材料需要经过热处理以增强材料的力学性能。
通过控制温度和时间，使复合材料中的纤维和基体进一步结合、增强。
4. 实际应用航空航天先进复合材料制备技术在实际应用中具有广泛的应用前景。
这些材料可以用于制造飞机、导弹、火箭等航空航天器件。
其优异的性能可以提高飞行速度、降低燃料消耗，并提高航空航天器件的寿命。
5. 实践教案安排5.1 实践教案目标通过实践教案的学习，学生应该能够掌握航空航天先进复合材料制备技术的基本原理、工艺步骤，并能够应用于实际问题中。
5.2 实践步骤- 步骤一：学生通过文献查找了解航空航天先进复合材料制备技术的发展历史和应用领域。
- 步骤二：学生通过模拟实验或实际操作，制备预浸料，并观察其特性。
- 步骤三：学生根据实验结果，分析预浸料成型的适用工艺方法，并选择最佳工艺进行复合材料成型。
- 步骤四：学生进行热处理实验，观察材料性能的变化。
复合材料先进加工制造技术的发展与应用
摘 要 综 述 了复 合 材 料 先 进 加 工 技 术 对 新 型 武 器 装 备 发 展 的 重 要 性 。分 别 介 绍 了 复 合 材 料 焊 接 、 固化 、 割 、 削 、 接 、 光 切 切 粘 激
铺 层 定 位 和 快 速 成 型技 术 的发 展 及 应 用 ， 时 提 出 了 国 内相 应 领 域 的 技 术 发 展 方 向 。 同 关 键 词 复 合 材 料 ； 接 ； 焊 固化 ； 割 ； 接 ； 光 铺 层 定 位 ； 速 成 型 技 术 切 黏 激 快
生 的近 红 外 光 是 透 光 的 ， 部 分 能 量 不 被 树 脂 吸 大 收 。这 可 以 在 树 脂 基 复 合 材 料 中有 选 择 地 加 入 添 ｔｒ（ 能 阻 燃 ） 膜 时 ， 用 序 列 焊 接 方 法 可 以 获 ｅ 全 ｎ 薄 采 得 非 常 高 的 搭 接 剪 切 强 度 ， 已成 功 地 用 于 长 １ 并
中图分类号 ： ＴＱ ２ ３５
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： ０ ９５ ９ （ ０ ０ ０ — ０ ８０ １ ０ — ９ ３ ２ １ ） １０ １ — ４
０ 前 言
复 合 材 料 目前 主 要 的 加 工 技 术 由 于 存 在 工 艺 周 期 长 、 本 高 、 染 环 境 等 弊 端 ， 碍 了复 合 材 料 成 污 阻
料 需 求 的加 大 ， 仅 采 用 常 规 加 工 技 术 越 来 越 不 能 仅 满 足 使 用 需 求 。为 此 ， 要 采 用 复 合 材 料 先 进 加 工 需 制 造 技术 ， 提 高 效 率 和 解 决 常 规 加 工 方 法无 法 实 以 现 的 加工 难 题 。 先 进 加 工 制 造 技 术 集 机 械 、 电 子、 光学 、 息 、 理 等 最 新 科 学 技 术 于 一 体 ， 有 信 管 具 精 密化 、 自动 化 、 性 化 、 成 化 、 优 化 、 息 化 等 柔 集 最 信 发 展 趋 势 。新 型 武 器 装 备 以及 现 代 航 空 技 术 的 发 展 ， 国 内外 对 先 进 制 造 技 术 的需 求 Ｅ益 增 长 。 使 ｌ
航空复合材料技术
航空复合材料技术航空先进复合材料及工艺技术发展航空先进复合材料及工艺技术发展【摘要】随着先进复合材料技术和工艺技术的迅速发展，复合材料在飞机上的应用比例稳步增长，应用部位从非承力、次承力结构向主承力和核心部件扩展，本文总结了近年来推动复合材料发展的先进材料技术和制造工艺技术。
【关键词】航空先进复合材料；材料技术；工艺技术0.引言航空复合材料是一种由高强度、高刚度增强材料构成的新型材料，具有良好的抗疲劳性、抗腐蚀性等一系列优点。
复合材料是综合权衡飞机减重、性能、成本三方面因素的理想材料，在飞机上大量应用可以明显减轻飞机的结构重量，提高飞机的性能[1]。
受益于近二十年来复合材料技术和制造工艺技术的进展，复合材料在飞机上的用量大幅增长，显著提高了飞机的综合性能和燃油经济性。
经初步统计，预浸料成本目前已降到120～190美元/kg，结构制造成本已从上世纪90年代初1100美元/kg，降到目前275～330美元/kg。
复合材料原材料成本和结构件制造成本的大幅度降低，经进一步扩大了复合材料的减重、性能和成本优势。
1.航空先进复合材料发展分析复合材料原材料方面，航空用各种树脂基复合材料水平有大幅度提高。
在碳纤维材料方面，大丝束12k、24k已逐渐代替3k及6k，高强度的T700S及T800S已开始广泛生产。
以977-3/IM7和3900/T800S为代表的环氧树脂复合材料已发展到第二代，其CAI 达到245～315MPa，堪称首屈一指。
以5250-4/IM7为代表的双马基高温复合材料已发展到第二代，工作温度达到177℃，广泛用于飞机高温部位。
聚酰亚胺复合材料广泛用于发动机高温部位，缺点是含甲撑替二苯胺（MDA）有毒，美国研究出无MDA的预浸带可用于发动机及飞机；因钛合金稀缺，聚酰亚胺预浸带正研究用来代替500℃以下的钛合金。
美国Amber公司开发的C740阻燃氰酸乙酯树脂与碳纤维组成的材料固化后工作温度可达344℃，可用作无人机S-100的尾喷管及发动机。
复合材料3d打印
复合材料3d打印复合材料3D打印。
复合材料3D打印是一种先进的制造技术，它将复合材料与3D打印技术相结合，可以实现更复杂、更轻量化的产品制造。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的性能，如高强度、高刚度、耐腐蚀等特点。
而3D打印技术则是一种逐层堆积材料制造物体的技术，可以实现复杂结构的制造。
将这两种技术结合起来，可以实现更多样化、个性化的产品制造，同时也可以提高产品的性能和质量。
复合材料3D打印的优势在于可以实现复杂结构的制造。
传统的制造工艺往往受到模具的限制，无法实现复杂结构的产品制造。
而采用3D打印技术，可以根据设计要求逐层堆积材料，实现更为复杂的结构，从而提高产品的功能性和性能。
同时，复合材料的使用也可以提高产品的强度和刚度，使产品更加耐用和稳定。
另外，复合材料3D打印还可以实现轻量化设计。
复合材料通常具有较高的强度和刚度，可以在保证产品性能的情况下减少产品的重量，从而降低能耗，提高产品的使用效率。
这对于一些需要重量轻、强度高的产品来说尤为重要，比如航空航天领域的零部件制造，汽车领域的零部件制造等。
此外，复合材料3D打印还可以实现定制化生产。
传统的制造工艺往往需要大规模生产，难以实现个性化定制。
而采用3D打印技术，可以根据客户的需求进行个性化定制，大大提高了产品的市场竞争力。
而复合材料的使用也可以满足不同客户对产品性能的需求，进一步提高了产品的市场适应性。
综上所述，复合材料3D打印技术具有很大的发展潜力，可以广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
它可以实现复杂结构的制造，轻量化设计，定制化生产，为产品制造带来了更多的可能性。
随着材料科学和制造技术的不断发展，相信复合材料3D打印技术将会在未来得到更广泛的应用。
复合材料长桁共固化成型工艺
定期对设备及工具进行保养， 延长其使用寿命。
04 复合材料长桁共固化成型工艺应用案例及效果
应用案例一
• 背景介绍：随着航空工业的发展，飞机制造对材料的要求越来 越高。复合材料因其高强度、轻质、耐腐蚀等优点，在飞机制 造中得到广泛应用。长桁作为飞机结构中的重要构件，其成型 工艺直接影响飞机的性能和安全性。
近年来，复合材料长桁共固化成型工艺不断取得突破，如在制造大型复杂结构件方面的应用、新型预浸料和粘合 剂的开发、以及绿色制造和循环利用等方面的研究。未来，该工艺将继续朝着提高性能、降低成本、提高生产效 率等方向发展。
02 复合材料长桁共固化成型工艺原理及流程
工艺原理
01
复合材料长桁共固化成型工艺是 将两种或两种以上的不同材料通 过共固化工艺结合在一起，形成 一种新型的复合材料。
真空泵
用于在热压罐内形成真空环境 ，帮助材料吸附并排除气泡，
提高成型质量。
搅拌器
用于混合和搅拌复合材料原料 ，确保材料均匀性和一致性。
模具
用于定义复合材料长桁的形状 和尺寸，一般由金属或高强度
塑料制成。
主要工具及用途
热电偶
用于监测热压罐内的温度，确 保温度控制在合适的范围内。
压力传感器
用于监测热压罐内的压力，确 保压力控制在合适的范围内。
质量检测与控制
由于复合材料具有各向异性和非线性等特点，因此其质量 检测与控制技术存在一定难度，需要加强质量检测与控制 技术的研究，提高产品质量和稳定性。
未来发展展望
拓展应用领域
随着复合材料长桁共固化成型工艺的不断完善和发展，其应用领域 将不断拓展，如航空航天、汽车、船舶等领域将得到更广泛的应用 。
1. 铺设增强纤维预浸料；
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
复合材料先进制造技术发展与应用
提纲
复合材料制造工艺的特点 复合材料制造技术发展趋势 自动化制造技术 液体成型技术 整体成型技术 数字化成型技术 非热压罐固化技术
复合材料制造工艺的特点
复合材料制造工艺的特点
原材料与 模具准备
成形固化
无损检测 机加与装配
复合材料结构制造基本流程
复合材料制造技术发展趋势
自动化 制造技术
实现大型构件制造的必要前提 原材料生产与制件生产一体化
液体成型技术
大面积整体 成型技术
数字化 制造技术
非热压罐 成型技术
最重要的低成本工艺方法 降低重量、减少装配量的途径 有效控制制造质量的关键技术 减少设备投资和能耗
提高生产率 保证高质量 实现低成本 增强可靠性
成型 后固化
预浸料下料 脱模
铺叠毛坯
抽真空 预吸胶 (组装)
预压实
固化
无损检测 测厚
切边打磨
称重
复合材料构件制造工艺流程
自动化制造技术-热压罐工艺特点
包括预浸料剪裁（下料）、铺叠、
Bag & Cure (13%)
Tool Prep (12%)
预压实三个环节
Trim
(6%)
劳动强度大，耗时长，成本高
独立送纱 独立切断
任意外形
自动化制造技术-自动铺放
自动化制造技术-自动铺带
自动铺带技术ATL(Automated Tape – Laying)
Cincinnati Machine与Cytec于60年代中期开始研制自动铺带机 用于人工铺叠难以实现的大型结构件铺层 大幅度节省时间、劳力，速度较手工提高10倍 节省原材料，废品率仅3-5% (手工25-30%) 尺寸越大效率越高，尤其当零件尺寸大于手工临界尺寸5m×2.5m
自动化制造技术-自动化装配
数字化装配技术
机器人装配
A400M舱门钻孔
F-35进气道钻孔
自动化制造技术-其他自动化技术
捻子条
自动工装清理及涂脱模剂 自动化制真空袋 自动检漏 自动化定位 捻子条拉挤 预成型体转移 自动化脱模及转移 自动化加工等
液体成型技术
液体成型技术
液体成型工艺LCM（Liquid Composite Molding）
VARI成型示意图
液体成型技术—VARI技术
特点： 无需热压罐，设备投入及使用费用低廉 产品质量高，零孔隙含量、纤维体积含量
可达60％，力学性能好 容易实现整体成形、降低制造难度、降低
连接工作量、大大降低成本 可以结合纤维缝合技术、泡沫缝合技术
VARI成形A400M货舱门
液体成型技术—VARI技术
② 成型工艺含两个过程——成形与固化
成型 工艺
成形 赋予构件形状
——原材料如何制成所需结构形状（成形方法 ）
固化 固定构件形状
——赋予复合材料结构件力学性能（固化方法）
浸渍 流动 固化
热固性树脂（已固化） Thermoset
浸渍 流动 硬化
热塑性树脂 Thermoplastic
复合材料制造工艺的特点
自动化制造技术-自动铺丝
法国Coriolis热塑预浸料 自动铺放机
自动化制造技术-自动铺放
结构复杂性-工艺-生产效率关系
自动化制造技术-高效成型技术
在线模压成型工艺LFT-D 将原材料生产、产品生产合二为一，大幅度缩短生产周期、降低制造成本和能耗
自动化制造技术-高效成型技术
长纤维增强热塑性材料在线模压成型工艺LFT-D
热压罐工艺
复合材料制造技术发展趋势
复合材料制造技术发展趋势
手工铺贴 热压罐
拉挤
缠绕
传统
液体成型技术
全自动化制造技术
自动铺贴
自动铺放 整体成型技术
先进
非热压罐技术 数字化成型技术
发展
复合材料制造技术发展趋势
复合材料制造向大、精、省发展 已有制造技术不断深化、组合与优化 复合材料结构智能制造与智能车间 适合新兴复合材料的制备技术研发，如连续碳纳米管增强复合材料和 高含量石墨烯复合材料制备技术
TE Structure
Torque Box Low er Skin W ith Integral Spars
CC2264 3044.ppt
整体成型是复合材料的优点和特点之一
整体化成型技术
共固化 T型 帽型
胶接
A340垂直安定面：零件数2000件→100件 A310、A330垂直安定面：零件数2000件
在一定温度及压力下把低粘度的树脂注入预先置有增强纤维 的模具中，然后固化成型的一种复合材料成型方法
液体成型技术＝ 纤维预成型体 + 树脂充模技术
降低设备成本和 能耗，便于净尺 寸零件成型
液体成型技术
LCM技术
树脂传递模塑——RTM
Resin Transfer Molding 如A380翼肋
树脂模渗透工艺——RFI
RTM工艺 ＋ 热压罐工艺 → RFI工艺
RFI工艺将复杂的三维树脂流动转化为一维(厚度)
特点 方向的流动，树脂在成型过程中流动距离短，因
而树脂可以具备较高粘度，也可以缩短成型时间
液体成型技术—RFI技术
A380 后承压框
采用RFI工艺，PMI泡沫为筋条芯模
液体成型技术 VARI工艺
①成本低, 特别适合大尺寸、大厚度结 构件的制作, 还可以在结构件内表面嵌 入加强筋、内插件和连接件等; ②制品纤维体积含量高、孔隙率低, 性 能与热压罐工艺接近; ③工艺稳定性好; ④闭模成型, 比较环保。
复合材料制造工艺的特点
复合材料成型工艺与金属材料结构制造工艺截然不同 结构成型与材料成型同时完成 成型工艺含两个过程——成形与固化 复合材料结构可实现整体成型
复合材料制造工艺的特点
① 结构成型与材料成型同时完成
工艺控制格外重要
• 直接影响构件性能 • 直接影响成本 • 工艺控制难度大
复合材料制造工艺的特点
→20件
Precured Stiffeners
L型
1）减少零件数目和连接件数目 2）易于实现翼身融合体布局 3）增加机体表面光滑完整程度 4）避免钻孔，减少构件加工损伤
Box and Rudders
Horizontal Tail Plane:
IM Fiber, ATL for
Torsion Box and Elevators
自动化制造技术
B787 复合材料 50%（80%为自动铺放）
自动化制造技术-热压罐工艺特点
自动化制造技术-热压罐工艺特点
预浸料制备
切割
铺叠
三菱重工 MRJ 新一代支线喷气客机，VARI成型垂尾
液体成型技术
自动铺放技术+液体成型技术
液体成型技术
干纤维自动铺放预成型体
液体成型技术
干纤维自动铺放预成型体RTM窗框
液体成型技术
俄罗斯MS-21采用干纤维 自动铺放+真空灌注制备机翼
液体成型技术
连续预成型体制备技术
连续制备F型隔框预成型体
自动化制造技术-自动铺丝
通过多轴联动的铺放头将不同数量的预浸丝束在压辊下 集束成带，通过传送，加热，压实等功能，按照程序设定的 路径将预浸丝束铺叠在模具上，制成零件的预成形体。适用 于机身等复杂曲面类结构，可使飞机复材用量达到50%。
材料宽度： 3.2mm 6.4mm 12.7mm
自动化制造技术-自动铺丝
GGrraapphhiittee//EEppooxxyy TTaappee GGrraapphhiittee//EEppooxxyy CCllootthh AAlluumm iinnuumm TTiittaanniiuumm
未固化的蒙皮
Torque Box Upper Skin Alum inum LE
自动化制造技术-自动铺带
ATL是针对机翼、壁板构件 等大尺寸，中小曲率的部 件在20世纪60年代开发的 一项采用预浸带快速自动 铺放的复合材料自动化制 造技术
目前已广泛应用于飞机机翼、尾翼壁板的制造
自动化制造技术-国外自动铺带
A380襟翼蒙皮
A380中央翼盒
波音777飞机尾翼
采用自动铺带技术生产的波音787机翼
液体成型技术
RTM工艺典型应用
复合材料机身隔框
液体成型技术
RTM工艺典型应用
B787起落架撑杆
A330/340扰流板接头
液体成型技术
RTM工艺典型应用
LEAP-X发动机复合材料风扇叶片 三维编织碳纤维预成型体+RTM
液体成型技术 RFI工艺
原理
树脂膜置于预成型体下方，然后通过热压罐加热熔融树脂 膜，在真空和外压作用下使熔融树脂渗透到纤维预成型体 中，并排除气体，浸渍纤维
自动化制造技术-国外自动铺丝
丝束铺放技术在B787上的应用
丝束铺放技术在A380上的应用 丝束铺放技术在商务机上的应用
雷神首相I 机身纤维铺放
自动化制造技术-国外自动铺丝
碳纤维/PEKK预浸料热压罐工艺制度
优异的韧性和抗损伤性能 可回收性 无限的室温储存期 高效率的成型周期
热塑性预浸料自动铺丝工艺
自动化制造技术-高效成型技术
热固性预浸料在线模
• 大厚度、大型构件快速高效自动化无损检测设备 • 以多通道超声C扫描设备为重点 • 形成无损检测和缺陷评估的规范标准体系
A380复合材料超声自动检测
ATR72机翼下蒙皮 浸于水中超声检测
复合材料工艺种类多、性能差异大
复合材料制造工艺的特点
复合材料工艺与纤维长度有关
复合材料制造工艺的特点
③ 复合材料结构可实现整体成型
采用共固化/共胶接等技术，可大量减 少零件、紧固件数目，提高减重效率