復合材料應用課件

復合材料應用

復合材料應用1什么是復合材料？

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。什么是復合材料？復合材料，是由兩種或兩種以上不2復合材料分類復合材料基體材料增強材料金屬基復合材料聚合物基復合材料無機非金屬基復合材料種類外形碳纖維復合材料玻璃纖維復合材料芳綸纖維復合材料連續(xù)纖維（短纖維）復合材料片狀（粒狀）材料增強復合材料復合材料分類復合材料基體材料增強材料金屬基復合材料種類碳纖維3·金屬基復合材料的應用

金屬基復合材料一方面具有一系列與金屬性能相似的優(yōu)點,另一方面增強相的加入又賦予材料一些特殊性能,這樣不同金屬與合金基體及不同增強體的優(yōu)化組合,就使金屬基復合材料具有各種特殊性能和優(yōu)異的綜合性能?！そ饘倩鶑秃喜牧系膽媒饘倩鶑秃喜牧弦环矫婢?

來自加州理工學院的科學家創(chuàng)造出了一系列鈦基結構金屬玻璃復合材料。與先前該小組研發(fā)的任何成果相比，它的重量更輕并且價格更為低廉，但是卻保持了良好的韌性和延展性，切不易折斷。來自加州理工學院的科學家創(chuàng)造出了一系列鈦基5在兵器工業(yè)領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機/反坦克多用途導彈固體發(fā)動機殼體等零部件，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。在兵器工業(yè)領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼6石墨烯/銅復合材料石墨烯/銀復合材料

石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的一種由碳原子致密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結構的環(huán)保型碳質(zhì)新材料,具有超大比表面積(2630m2/g),是目前已知強度最高的材料(達130gpa)。石墨烯/銅復合材料石墨烯/銀復合材料石墨烯是目前7

美國科學家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在水面上。在設計上，這種鎂合金基復合材料利用中空碳化硅顆粒進行加固，密度只有每立方厘米0.92克，相比之下，水的密度為每立方厘米1克。無論是制造船只甲板、汽車零部件、浮力模塊還是車輛裝甲，這種新材料都擁有廣闊的應用前景美國科學家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在8

金屬基復合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應用領域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實現(xiàn)商品化。主要應用位置：適合用作發(fā)動機的中溫段部件。金屬基復合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬9·聚合物基復合材料

聚合物基復合材料（PMC）是以有機聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強材料組合而成的。聚合物基體材料雖然強度低，但由于其粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。而纖維的高強度、高模量的特性使它成為理想的承載體。纖維和基體之間的良好的結合充分展示各自的優(yōu)點，并能實現(xiàn)最佳結構設計、具有許多優(yōu)良特性?！ぞ酆衔锘鶑秃喜牧暇酆衔锘鶑秃喜牧希≒MC）10·樹脂基復合材料

纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有：熱固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發(fā)生固化，形成不熔和不溶解的網(wǎng)狀交聯(lián)型高分子化合物，因此不能再生。復合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰(zhàn)斗機、轟炸機上就開始采用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上采用了硼纖維增強環(huán)氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼后緣、舵門等。在導彈制造方面，50年代后期美國中程潛地導彈“北極星A—2”第二級固體火箭發(fā)動機殼體上就采用了玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂的纏繞制件，較鋼質(zhì)殼體輕27%；后來采用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造“北極星A—3”，使殼體重量較鋼制殼體輕50%，從而使“北極星A—3”導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纖維代替玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂，強度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛(wèi)星等結構上得到越來越廣泛的應用?！渲鶑秃喜牧侠w維增強樹脂基復合材料常用的11復合材料應用課件12

樹脂基復合材料由于重量輕、技術較成熟等特點被最大程度地應用于一直以減重為需要的航空領域。樹脂基復合材料在大涵道比發(fā)動機上的帽罩前錐、風扇轉子葉片、風扇機匣及包容環(huán)、風扇出口導流葉片、風扇靜子葉片、發(fā)動機短艙及反推裝置、消音結構等部件上得到廣泛應用樹脂基復合材料由于重量輕、技術較成熟等特點被最13

先進樹脂基復合材料在航空發(fā)動機冷端上的應用是實現(xiàn)發(fā)動機減重增效的重要技術手段之一。先進樹脂基復合材料在航空發(fā)動機冷端上的應用是實14

先進樹脂基復合材料是以高性能纖維為增強體、高性能樹脂為基體的復合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結構材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強度與比模量遠高于后二者。

主要應用位置：航空發(fā)動機冷端部件(風扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發(fā)動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應用。先進樹脂基復合材料是以高性能纖維為增強體、高性15樹脂基復合材料在國外先進航空發(fā)動機冷端上的主要應用部位樹脂基復合材料在國外先進航空發(fā)動機冷端上的主要應用部位16樹脂基復合材料在短艙的主要應用部位樹脂基復合材料在短艙的主要應用部位17

樹脂基復合材料由于其優(yōu)異的比強度和比剛度，最初應用于航空航天領域，目前正在快速商業(yè)化到其他行業(yè),如汽車和體育用品行業(yè)。樹脂基復合材料通過成分設計和結構設計，實現(xiàn)特殊應用，這種功能定制設計能實現(xiàn)許多其他功能，如電、熱、光和/或磁性性能。MGI列出了樹脂基復合材料的9個重點發(fā)展方向。樹脂基復合材料由于其優(yōu)異的比強度和比剛度，最初18

特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)氧復合材料作為車身面板。

2015年歐洲JEC復合材料展，展出了一款創(chuàng)新型的前懸掛。這種懸掛式有玻璃纖維和樹脂聚合物通過RTM工藝制成。特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)19

自修復聚合物基復合材料作為一種新穎的智能結構功能材料，通過實現(xiàn)微裂紋的自愈合，為預防潛在的危害提供了一種新方法，在一些重要工程和尖端技術領域孕育著巨大的發(fā)展前景和應用價值。通過研究自修復體系的結構與修復性能的關系，修復劑的修復機理，以及修復過程的動力學，從而研制出在使用環(huán)境下可長期儲存，對裂紋能進行快速高效自修復的材料，無論在理論上還是實踐上都具有重要意義。自修復聚合物基復合材料作為一種新穎的智能結構功20

INA金屬聚合物復合材料軸承：支撐軸向載荷的推力墊圈。可在最小空間內(nèi)完成擺動﹑旋轉﹑直線運動的滑動襯套由多種材質(zhì)構成的滑動條，如直線滑動引導系統(tǒng)。INA金屬聚合物復合材料軸承：支撐軸向載荷的推21無機非金屬基復合材料

以無機非金屬類物質(zhì)為基礎組成(簡稱基體)，包括單質(zhì)(如形成共價鍵巨大分子的單質(zhì)C、Si等)、氧化物及復合氧化物(如Al2O3、ZrO2、BeO、Cr2O3、BaTiO3等)、非氧化物(如SiC、Si3N4、B4C、ZrB2、MoSi2等)、無機鹽類(如硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鉍酸鹽等)，也包括上述各基體的復合物(如C—SiC、ZrB2—Si—C等)，還包括由上述基體復合而成的材料(如陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、搪瓷等)。這些基體可以與不同化學性質(zhì)、不同組織相、不同功能的單一無機物或金屬或有機物相復合，還可以與無機物、有機物及金屬混雜復合。無機非金屬基復合材料以無機非金屬類物質(zhì)為基礎組22·陶瓷基復合材料

陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點是具有脆性，處于應力狀態(tài)時，會產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強陶瓷基復合材料。陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。陶瓷基復合材料已實用化或即將實用化的領域有刀具、滑動構件、發(fā)動機制件、能源構件等。法國已將長纖維增強碳化硅復合材料應用于制造高速列車的制動件，顯示出優(yōu)異的摩擦磨損特性，取得滿意的使用效果?！ぬ沾苫鶑秃喜牧咸沾苫鶑秃喜牧鲜且蕴沾蔀榛w23陶瓷基復合材料（CMC）在航空發(fā)動機上的應用日趨廣泛陶瓷基復合材料（CMC）在航空發(fā)動機上的應用日趨廣泛24

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動機驗證機的旋轉低壓渦輪葉片成功試驗了世界上首個非靜子組件的輕質(zhì)陶瓷基復合材料（CMC）部件。該驗證機設計用于進一步驗證GE公司當前與美國空軍研究實驗室（AFRL）合作開展的下一代自適應發(fā)動機技術驗證機（AETD）項目在高應力工況下的耐高溫材料。

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動機驗證機的旋轉低壓25

陶瓷基復合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢，在航空發(fā)動機上的應用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉子的發(fā)展趨勢。CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不發(fā)生災難性損毀等優(yōu)異性能，有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用，不僅有利于大幅減重，而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣，從而提高總壓比，實現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎上進一步提升工作溫度400～500℃，結構減重50%～70%，成為航空發(fā)動機升級換代的關鍵熱結構用材。

主要應用位置：短期目標為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等；中期目標是應用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等；遠期目標鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機和導向葉片等應用。陶瓷基復合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度26用陶瓷發(fā)動機裝備的坦克

坦克的紅外輻射是其被紅外探測器發(fā)現(xiàn)、并被紅外制導武器摧毀的根源，因此降低坦克紅外輻射也是隱形技術發(fā)展的一個重要方面。步兵戰(zhàn)車用效率高、熱損耗較小的絕熱陶瓷發(fā)動機可降低坦克的紅外輻射，使其不易被紅外探測器發(fā)現(xiàn)并被紅外制導武器所摧毀，起到良好的隱身效果，提高了生存率。用陶瓷發(fā)動機裝備的坦克坦克的紅外輻射是其被紅外27·碳/碳復合材料

碳/碳復合材料（c-ccompositeorcarbon-carboncompositematerial）是碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高強度、高比模量、高導熱性、低膨脹系數(shù)、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點，是如今在1650℃以上應用的少數(shù)備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，因此被認為是最有發(fā)展前途的高溫材料之一。·碳/碳復合材料碳/碳復合材料（c-cco28

C/C基復合材料，即碳纖維增強碳基本復合材料，它把碳的難熔性與碳纖維的高強度及高剛性結合于一體，使其呈現(xiàn)出非脆性破壞。由于它具有重量輕、高強度，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性和極好的熱傳導性，是當今最理想的耐高溫材料，特別是在1000-1300℃的高溫環(huán)境下，它的強度不僅沒有下降，反而有所提高。是近年來最受重視的一種更耐高溫的新材料。最顯著的優(yōu)點是耐高溫（大約2200℃）和低密度，可使發(fā)動機大幅度減重，以提高推重比。主要應用位置：碳碳復合材料如果能夠解決表面以及界面在中溫時的氧化問題，并能在制備時提高致密化速度，并降低成本，則有望在航空發(fā)動機中得到大量的實際應用。C/C基復合材料，即碳纖維增強碳基本復合材料，29·智能復合材料

智能復合材料是一類基于仿生學概念發(fā)展起來的高新技術材料，集成了傳感器、信息處理器和功能驅動器等裝置，可以實現(xiàn)自檢測、自診斷、自調(diào)節(jié)、自恢復、自我保護等多種特殊功能，是實現(xiàn)飛行器結構與氣動外形耦合，大幅度提高飛行器適應各種飛行狀態(tài)能力的重要保障。目前有多種智能復合材料已應用于航空航天領域，例如纖維增強形狀記憶復合材料、壓電陶瓷智能復合材料、整體增韌纖維抗氧化復合防熱結構等。通過智能控制可以實現(xiàn)復合材料結構基本承載功能的同時，實現(xiàn)結構的隔熱、降噪、減振、結構健康監(jiān)控、智能檢測等多功能，從而實現(xiàn)未來飛行器的多功能結構，達到結構使用高效和飛行高效?！ぶ悄軓秃喜牧现悄軓秃喜牧鲜且活惢诜律鷮W概念發(fā)30

31謝謝謝謝32復合材料應用

復合材料應用33什么是復合材料？

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。什么是復合材料？復合材料，是由兩種或兩種以上不34復合材料分類復合材料基體材料增強材料金屬基復合材料聚合物基復合材料無機非金屬基復合材料種類外形碳纖維復合材料玻璃纖維復合材料芳綸纖維復合材料連續(xù)纖維（短纖維）復合材料片狀（粒狀）材料增強復合材料復合材料分類復合材料基體材料增強材料金屬基復合材料種類碳纖維35·金屬基復合材料的應用

金屬基復合材料一方面具有一系列與金屬性能相似的優(yōu)點,另一方面增強相的加入又賦予材料一些特殊性能,這樣不同金屬與合金基體及不同增強體的優(yōu)化組合,就使金屬基復合材料具有各種特殊性能和優(yōu)異的綜合性能?！そ饘倩鶑秃喜牧系膽媒饘倩鶑秃喜牧弦环矫婢?6

來自加州理工學院的科學家創(chuàng)造出了一系列鈦基結構金屬玻璃復合材料。與先前該小組研發(fā)的任何成果相比，它的重量更輕并且價格更為低廉，但是卻保持了良好的韌性和延展性，切不易折斷。來自加州理工學院的科學家創(chuàng)造出了一系列鈦基37在兵器工業(yè)領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈彈托，反直升機/反坦克多用途導彈固體發(fā)動機殼體等零部件，以此來減輕戰(zhàn)斗部重量，提高作戰(zhàn)能力。在兵器工業(yè)領域，金屬基復合材料可用于大口徑尾翼38石墨烯/銅復合材料石墨烯/銀復合材料

石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的唯一存在的一種由碳原子致密堆積而成的二維蜂窩狀晶格結構的環(huán)保型碳質(zhì)新材料,具有超大比表面積(2630m2/g),是目前已知強度最高的材料(達130gpa)。石墨烯/銅復合材料石墨烯/銀復合材料石墨烯是目前39

美國科學家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在水面上。在設計上，這種鎂合金基復合材料利用中空碳化硅顆粒進行加固，密度只有每立方厘米0.92克，相比之下，水的密度為每立方厘米1克。無論是制造船只甲板、汽車零部件、浮力模塊還是車輛裝甲，這種新材料都擁有廣闊的應用前景美國科學家研發(fā)了一種全新的金屬材料，能夠漂浮在40

金屬基復合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的復合材料。在航空和宇航方面主要用它來代替輕但有毒的鈹。這類材料具有優(yōu)良的橫向性能、低消耗和優(yōu)良的可加工性,已成為在許多應用領域最具商業(yè)吸引力的材料,并且在國外已實現(xiàn)商品化。主要應用位置：適合用作發(fā)動機的中溫段部件。金屬基復合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬41·聚合物基復合材料

聚合物基復合材料（PMC）是以有機聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強材料組合而成的。聚合物基體材料雖然強度低，但由于其粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。而纖維的高強度、高模量的特性使它成為理想的承載體。纖維和基體之間的良好的結合充分展示各自的優(yōu)點，并能實現(xiàn)最佳結構設計、具有許多優(yōu)良特性?！ぞ酆衔锘鶑秃喜牧暇酆衔锘鶑秃喜牧希≒MC）42·樹脂基復合材料

纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環(huán)氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有：熱固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發(fā)生固化，形成不熔和不溶解的網(wǎng)狀交聯(lián)型高分子化合物，因此不能再生。復合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰(zhàn)斗機、轟炸機上就開始采用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上采用了硼纖維增強環(huán)氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼后緣、舵門等。在導彈制造方面，50年代后期美國中程潛地導彈“北極星A—2”第二級固體火箭發(fā)動機殼體上就采用了玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂的纏繞制件，較鋼質(zhì)殼體輕27%；后來采用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造“北極星A—3”，使殼體重量較鋼制殼體輕50%，從而使“北極星A—3”導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纖維代替玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂，強度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛(wèi)星等結構上得到越來越廣泛的應用?！渲鶑秃喜牧侠w維增強樹脂基復合材料常用的43復合材料應用課件44

樹脂基復合材料由于重量輕、技術較成熟等特點被最大程度地應用于一直以減重為需要的航空領域。樹脂基復合材料在大涵道比發(fā)動機上的帽罩前錐、風扇轉子葉片、風扇機匣及包容環(huán)、風扇出口導流葉片、風扇靜子葉片、發(fā)動機短艙及反推裝置、消音結構等部件上得到廣泛應用樹脂基復合材料由于重量輕、技術較成熟等特點被最45

先進樹脂基復合材料在航空發(fā)動機冷端上的應用是實現(xiàn)發(fā)動機減重增效的重要技術手段之一。先進樹脂基復合材料在航空發(fā)動機冷端上的應用是實46

先進樹脂基復合材料是以高性能纖維為增強體、高性能樹脂為基體的復合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結構材料相比,它的密度約為鋼的1/5,鋁合金的1/2,且比強度與比模量遠高于后二者。

主要應用位置：航空發(fā)動機冷端部件(風扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發(fā)動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應用。先進樹脂基復合材料是以高性能纖維為增強體、高性47樹脂基復合材料在國外先進航空發(fā)動機冷端上的主要應用部位樹脂基復合材料在國外先進航空發(fā)動機冷端上的主要應用部位48樹脂基復合材料在短艙的主要應用部位樹脂基復合材料在短艙的主要應用部位49

樹脂基復合材料由于其優(yōu)異的比強度和比剛度，最初應用于航空航天領域，目前正在快速商業(yè)化到其他行業(yè),如汽車和體育用品行業(yè)。樹脂基復合材料通過成分設計和結構設計，實現(xiàn)特殊應用，這種功能定制設計能實現(xiàn)許多其他功能，如電、熱、光和/或磁性性能。MGI列出了樹脂基復合材料的9個重點發(fā)展方向。樹脂基復合材料由于其優(yōu)異的比強度和比剛度，最初50

特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)氧復合材料作為車身面板。

2015年歐洲JEC復合材料展，展出了一款創(chuàng)新型的前懸掛。這種懸掛式有玻璃纖維和樹脂聚合物通過RTM工藝制成。特斯拉Roadster跑車采用創(chuàng)新的輕體碳纖維環(huán)51

自修復聚合物基復合材料作為一種新穎的智能結構功能材料，通過實現(xiàn)微裂紋的自愈合，為預防潛在的危害提供了一種新方法，在一些重要工程和尖端技術領域孕育著巨大的發(fā)展前景和應用價值。通過研究自修復體系的結構與修復性能的關系，修復劑的修復機理，以及修復過程的動力學，從而研制出在使用環(huán)境下可長期儲存，對裂紋能進行快速高效自修復的材料，無論在理論上還是實踐上都具有重要意義。自修復聚合物基復合材料作為一種新穎的智能結構功52

INA金屬聚合物復合材料軸承：支撐軸向載荷的推力墊圈。可在最小空間內(nèi)完成擺動﹑旋轉﹑直線運動的滑動襯套由多種材質(zhì)構成的滑動條，如直線滑動引導系統(tǒng)。INA金屬聚合物復合材料軸承：支撐軸向載荷的推53無機非金屬基復合材料

以無機非金屬類物質(zhì)為基礎組成(簡稱基體)，包括單質(zhì)(如形成共價鍵巨大分子的單質(zhì)C、Si等)、氧化物及復合氧化物(如Al2O3、ZrO2、BeO、Cr2O3、BaTiO3等)、非氧化物(如SiC、Si3N4、B4C、ZrB2、MoSi2等)、無機鹽類(如硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鉍酸鹽等)，也包括上述各基體的復合物(如C—SiC、ZrB2—Si—C等)，還包括由上述基體復合而成的材料(如陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、搪瓷等)。這些基體可以與不同化學性質(zhì)、不同組織相、不同功能的單一無機物或金屬或有機物相復合，還可以與無機物、有機物及金屬混雜復合。無機非金屬基復合材料以無機非金屬類物質(zhì)為基礎組54·陶瓷基復合材料

陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點是具有脆性，處于應力狀態(tài)時，會產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強陶瓷基復合材料。陶瓷基復合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。陶瓷基復合材料已實用化或即將實用化的領域有刀具、滑動構件、發(fā)動機制件、能源構件等。法國已將長纖維增強碳化硅復合材料應用于制造高速列車的制動件，顯示出優(yōu)異的摩擦磨損特性，取得滿意的使用效果。·陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體55陶瓷基復合材料（CMC）在航空發(fā)動機上的應用日趨廣泛陶瓷基復合材料（CMC）在航空發(fā)動機上的應用日趨廣泛56

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動機驗證機的旋轉低壓渦輪葉片成功試驗了世界上首個非靜子組件的輕質(zhì)陶瓷基復合材料（CMC）部件。該驗證機設計用于進一步驗證GE公司當前與美國空軍研究實驗室（AFRL）合作開展的下一代自適應發(fā)動機技術驗證機（AETD）項目在高應力工況下的耐高溫材料。

GE航空公司通過F414渦扇發(fā)動機驗證機的旋轉低壓57

陶瓷基復合材料（CMC）由于其本身耐溫高、密度低的優(yōu)勢，在航空發(fā)動機上的應用呈現(xiàn)出從低溫向高溫、從冷端向熱端部件、從靜子向轉子的發(fā)展趨勢。CMC材料具有耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不發(fā)生災難性損毀等優(yōu)異性能，有望取代高溫合金滿足熱端部件在更高溫度環(huán)境下的使用，不僅有利于大幅減重，而且還可以節(jié)約甚至無須冷氣，從而提高總壓比，實現(xiàn)在高溫合金耐溫基礎上進一步提升工作溫度400～500℃，結構減重50%～70%，成為航空發(fā)動機升級換代的關鍵熱結構用材。

主要應用位置：短期目標為尾噴管、火焰穩(wěn)定器、渦輪罩環(huán)等；中期目標是應用在低壓渦輪葉片、燃燒室、內(nèi)錐體等；遠期目標鎖定在高壓渦輪葉片、高壓壓氣機和導