復合材料研究新進展

1.41.4炭/炭復合材料復合材料研究新進展復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各組元材料的優(yōu)點，克服單一組元的缺陷。復合材料按用途可分為結構復合材料和功能復合材料，根據基體種類可分為金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、聚合物基復合材料和炭基復合材料等，按增強（韌）相可分為顆粒增強、晶須增強或纖維增強復合材料。復合材料已廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、體育器材、醫(yī)療器械等領域，近幾年更是得到了突飛猛進的發(fā)展。1復合材料領域的國際前沿熱點及進展金屬基復合材料金屬基復合材料是包括顆粒、晶須、纖維增強金屬基體的復合材料。金屬基復合材料兼具金屬與非金屬的綜合性能，材料的強韌性、耐磨性、耐熱性、導電導熱性及耐候性能適應廣泛的工程要求，且比強度、比模量及耐熱性超過基體金屬，對航空航天等尖端領域的發(fā)展具有重要作用。陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料的增韌材料主要有碳纖維、碳化硅纖維（SiCf）、玻璃纖維、氧化物纖維，以及碳化物和氧化物顆粒等，基體材料主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。聚合物基復合材料聚合物基復材料是以熱固性或熱塑性樹脂為基體材料和另外不同組成、不同性質的短切的或連續(xù)纖維及其織物復合而成的多相材料。常用的增強纖維材料有玻璃纖維、碳纖維、高密度聚乙烯纖維等。聚合物基復合材料密度低、比強度高，耐腐蝕、減振性能好，模量高和熱膨脹系數(shù)低，是一種高性能工程復合材料，廣泛應用于汽車、航空航天和軍事等領域。(C/C)復合材料是以碳纖維增強炭基體的復合材料，其使用溫度高達2000c0以上，密度低于2.0g/cm3,比強度是高溫合金的5倍，是一種優(yōu)秀的輕質高溫結構材料。C/C復合材料早在20世紀70年代末80年代初己成功用于航天飛機的鼻錐帽和機翼前緣，滿足了航天飛機多次往返飛行的需求。2我國復合材料的研究開發(fā)現(xiàn)狀金屬基復合材料我國結合國防軍工及高技術發(fā)展的需要，己開展顆粒與纖維增強鋁基、鈦基、鎂基、鐵基、銅基等各類金屬基復合材料的研發(fā)，己有較好的研究基礎。顆粒增強PRA的研究己形成了自身的特色，不僅基礎研究工作的深度和水平處于國際前列，研制的鋁基復合材料的性能達到了國際先進水平，而且應用研究正在和國外應用研究接軌，并努力將材料推向實際應用。結合鋁基復合材料的應用要求，我國還發(fā)展了復合材料的導熱性、熱膨脹性、磨擦磨損特性、疲勞特性、尺寸穩(wěn)定性等應用基礎研究，為鋁基復合材料的實際應用打下了良好的基礎。在鋁基復合材料的復合和成形技術研究方而，己基本掌握了精密鑄造、擠壓成形、超塑成形、攪拌鑄造、真空壓力浸漬等技術，并達到了國際先進水平。在鑄造法制備顆粒增強鋁基復合材料的研究方而，我國己經解決了復合材料鑄造成形中的一些缺點。陶瓷基復合材料纖維增強的CMC一直是CMC研究的重點和熱點，我國從20世紀90年代初開始對cf/Sic、Sicf/Sic>cf/LAS、Sicf/LAS、Sicf/LcAS等高性能纖維增強CMC進行重點研究，研究內容包括工藝、組成、顯微結構、界面結構、力學性能和熱處理等方面。在航空航天領域，我國突破了航空航天用碳化硅陶瓷基復合材料制造與應用的關鍵技術，建立了具有自主知識產權的高性能、低成本制造工藝、制造設備和應用考核3個技術平臺。2.32.3聚合物基復合材料我國聚合物基復合材料的研究始于1958年，第一個產品就是我們所熟知的玻璃鋼。我國的熱塑性樹脂基復合材料開始于20世紀80年代末期，近20年來取得了快速發(fā)展，迄今，我國己經成功將碳纖維、芳綸纖維、高強度玻璃纖維三大增強纖維增強的高性能聚合物基復合材料實用化，其中高強度玻璃纖維增強復合材料己達到國際先進水平，形成了年產500t的規(guī)模。我國采用插層復合法，使無機顆粒在聚合物中以納米級分散，實現(xiàn)了高分子與層狀硅酸鹽片層在納米尺度上的復合，并在世界上首次發(fā)現(xiàn)納米復合材料體系中的某些液晶行為，使這一研究處于世界領先之列，研制的復合材料己實現(xiàn)工業(yè)化生產并在化工管材和建筑行業(yè)得到應用。炭/炭復合材料我國在民用領域如化工、電子、機械、冶金等行業(yè)迫切需求高性能C/C復合材料;在C/C航空制動材料制備技術方而，我國攻克了高性能C/C航空制動材料制備方法、工藝裝備、性能測試與評價等一系列技術難題，形成了多項重大發(fā)明，取得了一系列創(chuàng)新成果，創(chuàng)立了材料性能測試和評價方法，建立了我國C/C航空制動材料地而試驗裝置及規(guī)范和試飛標準，構建了我國自己的高性能C/C復合材料制備工業(yè)技術平臺。研制生產的C/C航空剎車副己成功應用于民用和軍用飛機。3關于我國未來發(fā)展復合材料技術的建議：為了使我國復合材料能在21世紀保持持續(xù)、高速發(fā)展，滿足航空航天、汽車工業(yè)、信息技術、資源短缺和能源危機、環(huán)境治理等對高性能復合材料的需求，在今后一段時間內，復合材料的研究發(fā)展應注重以下幾個方而的工作：應積極開拓復合材料新領域的研究，如多功能復合材料、機敏復合材料、智能復合材料、納米復合材料和仿生復合料。在基礎理論、設計和制備方法上進行深化、開拓與創(chuàng)新。應加大力度支持和推動現(xiàn)有的達到國際先進水平的技術向縱深發(fā)展，壘實基礎，加速開展工程化研究?？傊?，汽車工業(yè)