飛機(jī)復(fù)合材料的原材料-增強(qiáng)材料

玻璃纖維2玻璃纖維（GlassFibers/Fiberglass）玻璃纖維是由玻璃原材料加熱熔融后，按照一定的工藝，拉絲制成直徑為幾微米到二十幾微米的纖維。3玻璃纖維的性能優(yōu)點(diǎn)電絕緣和透波性好拉伸強(qiáng)度高不吸潮耐高溫缺點(diǎn)脆性對(duì)人的皮膚有刺激性4種類E玻璃纖維S玻璃纖維C玻璃纖維5E玻璃纖維電性能優(yōu)良（電絕緣和透波性好），被稱為“電氣玻璃”。強(qiáng)度較高。耐熱性能優(yōu)良。能耐大氣腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性也好(但不耐酸)6S玻璃纖維具有比E玻璃纖維更高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，為高強(qiáng)度玻璃纖維。價(jià)格比E玻璃高得多。7C玻璃纖維優(yōu)點(diǎn)耐化學(xué)性，特別是耐酸性優(yōu)于E玻璃纖維缺點(diǎn)電氣性能差機(jī)械強(qiáng)度較低。低于E玻璃纖維10%～20%左右基本上不用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)8玻璃纖維的應(yīng)用E玻璃纖維——具有電磁場使用要求的玻璃纖維，主要用于雷達(dá)天線罩。波音公司件號(hào)為BMS9-3S玻璃纖維——高強(qiáng)度型玻璃纖維，用于有強(qiáng)度要求的結(jié)構(gòu)部分。波音公司件號(hào)為BMS8-331各種纖維性能比較芳綸纖維11芳綸纖維(AramidFiber)是由芳香族聚酰胺樹脂制成的纖維。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最普遍的是聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺(PPTA)芳綸纖維。芳綸纖維121.芳綸纖維的性能——優(yōu)點(diǎn)優(yōu)良的耐沖擊性。芳綸纖維的耐沖擊性大約為石墨纖維的6倍。用它與碳纖維混雜，將能大大提高纖維復(fù)合材料的沖擊性能。具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。芳綸斷裂伸長率在3%左右，接近玻璃纖維，高于其他纖維。優(yōu)良的耐磨性、抗疲勞性。密度小，僅為玻璃纖維的1/2和碳纖維的3/4。電絕緣，能透電磁波。131.芳綸纖維的性能——缺點(diǎn)擠壓強(qiáng)度低吸濕性強(qiáng)。吸濕后纖維性能變化大耐久性差。暴露于可見光和紫外線時(shí)會(huì)產(chǎn)生光致降解，導(dǎo)致力學(xué)性能下降且顏色發(fā)生變化熱膨脹系數(shù)具有各向異性加工性能差，難以切割和機(jī)加（耐磨性非常好）14擠壓強(qiáng)度低Kevlar29：

主要用作輪胎簾子線Kevlar49：飛機(jī)結(jié)構(gòu)常用Kevlarl49：較Kevlar49提高了模量，改進(jìn)了吸濕性。2.芳綸纖維主要品種163.芳綸纖維的應(yīng)用芳綸纖維在濕熱環(huán)境下，其性能有明顯的下降。芳綸纖維一般與碳纖維混雜使用，不用于飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)，僅應(yīng)用于以下次要結(jié)構(gòu):各種整流罩、天花板、隔板、地板、艙壁板、行李架、機(jī)翼前緣、方向舵、安定面翼尖、尾椎和應(yīng)急出口系統(tǒng)次要結(jié)構(gòu)等。芳綸的強(qiáng)度、剛度與玻璃纖維接近，故常用玻璃纖維修理芳綸纖維結(jié)構(gòu)件。

碳纖維性能與應(yīng)用1、碳纖維的性能—優(yōu)點(diǎn)—高強(qiáng)度高模量低密度低電阻耐高溫抗化學(xué)腐蝕高熱傳導(dǎo)系數(shù)低熱膨脹系數(shù)具有纖維的柔順性和可編性高強(qiáng)度高模量高溫抗氧化性差性脆抗沖擊性差1、碳纖維的性能—缺點(diǎn)—應(yīng)用范圍：碳纖維是目前飛機(jī)復(fù)材結(jié)構(gòu)的主要材料類型，廣泛應(yīng)用于：次承力構(gòu)件：主承力構(gòu)件：單向帶碳纖維布應(yīng)用形式：2、碳纖維的應(yīng)用常用碳纖維中模量碳纖維——BMS9-8(T-300)應(yīng)用最為廣泛預(yù)浸料和非預(yù)浸料兩種型式纖維束(class1）、單向帶(class2）和纖維布(class3）中模量高強(qiáng)度碳纖維——BMS9-17(T-800）用于波音777、787主要結(jié)構(gòu)非預(yù)浸料。用于制作BMS8-276單向帶或碳纖維布msi

是壓強(qiáng)的單位,psi也是壓強(qiáng)的單位,1msi=1000ksi=1000000psi.1MPa=145psi=0.145ksi=0.000145msi常用碳纖維T300：T代表碳纖維,T代表TensileStrength,表示拉伸強(qiáng)度T300J：J--纖維電化學(xué)表面處理過程的機(jī)制。M30—M表示石墨纖維300、700指的是碳纖維的品級(jí)，數(shù)值越高，等級(jí)越高，抗拉伸及性能指標(biāo)越高。T800H：高強(qiáng)中模碳纖維----航天航空常用碳纖維（T300）T700S:工業(yè)領(lǐng)域常用低成本碳纖維2、碳纖維的應(yīng)用碳纖維制備與分類碳纖維制備與分類碳纖維是由聚丙烯腈、瀝青等原料經(jīng)預(yù)氧化、碳化等工藝過程制得。a.聚丙烯腈纖維特點(diǎn)：綜合機(jī)械性能好。目前世界上生產(chǎn)銷售的碳纖維，絕大部分用聚丙烯腈制得。

b.粘膠纖維----粘膠基碳纖維耐燒蝕性好

c.瀝青纖維----結(jié)晶取向度高，彈性模量大1．碳纖維制備碳纖維可由聚丙烯腈纖維、粘膠纖維和瀝青纖維燒制而成。燒制有兩個(gè)主要過程，一是預(yù)氧化，二是碳化纖維經(jīng)石墨化得到的是石墨纖維聚丙烯腈纖維→預(yù)氧化→碳化→石墨化

200～300℃惰性氣體

惰性氣

1200～1600℃

2000～3000℃碳纖維(CarbonFiber)的含碳量在85%～99%之間。含碳量超過99%的纖維稱為石墨纖維(GraphiteFiber)。復(fù)合材料中的碳纖維實(shí)際上是以碳纖維絲束形式出現(xiàn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)上使用的碳纖維復(fù)合材料的碳纖維絲束一般含有1000根至12000根纖維。波音系列飛機(jī)上采用的碳纖維復(fù)合材料，其碳纖維絲束一般含有1000根或3000根纖維。波音B747和波音B757飛機(jī)上，制備復(fù)合材料用的碳纖維基本上是3k小絲束碳纖維而B767，3k被12k取代B787主要采用6k、12k和24k較大絲束的碳纖維。通用型碳纖維：1000Mpa100GPa高強(qiáng)度碳纖維2000MPa250Gpa中模量碳纖維。例如:BMS9-8(T-300)中模量高強(qiáng)度碳纖維。例如:BMS9-17(T-800H)高模量碳纖維:300Gpa超高強(qiáng)度碳纖維4000MPa超高模量碳纖維：450GPa2、碳纖維分類（按照力學(xué)性能）纖維增強(qiáng)材料構(gòu)型一、

纖維增強(qiáng)材料構(gòu)型01020304纖維絲(filament或strand)纖維束(tows,yarns或rovings)單向帶(Tape)纖維布(Fabric)單向帶和纖維布的優(yōu)缺點(diǎn)05單獨(dú)、連續(xù)的長纖維。纖維增強(qiáng)材料的基本組織單元。Strand專指玻璃纖維絲。1.纖維絲(filament或strand)由很多條纖維絲合在一起組成。纖維單向帶或纖維布的基本結(jié)構(gòu)單元Tows專指碳纖維束yarns或rovings指玻璃纖維或凱夫拉纖維束。Rovings所含絲條量多于yarns，一般不用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)。玻璃纖維一般扭/絞在一起形成束(yarns)，Tows或rovings無需扭/絞在一起2.維束(tows,yarns或rovings)纖維束在樹脂基體中沿同一方向排列形成。單向帶一般為預(yù)浸料，簡稱UD帶（Unidirectionaltape）。飛機(jī)上使用的單向帶，絕大部分為碳纖維。碳纖維單向帶等級(jí)（grade），指每平方米碳纖維多少克重量只有客艙地板為玻璃纖維單向帶3.單向帶(Tape)緯向（filldirection）：垂直于經(jīng)向的方向經(jīng)向（warpdirection）：平行于布

卷的方向纖維布是一般由纖維束通過編織形成，一般成卷保存或者銷售。4.纖維布(Fabric)經(jīng)向（warpdirection）判斷方法纖維布卷方向。纖維布表面分離膜上菱形長對(duì)角線方向。示蹤線。纖維布織邊（selvageedge）方向。布的編織方法結(jié)構(gòu)受載形式不同，因而需要不同的纖維布編織方式密集編織型，能夠有效防止?jié)駳饨耄浩郊y編織（plainweave）：例如120型玻璃纖維和凱芙拉，3K-70