飛機(jī)維修工程呂曉靜58課件

第二章航空材料飛機(jī)維修工程學(xué)院呂曉靜抗腐蝕、抗疲勞、密度小重量輕、比強(qiáng)度比剛度高、可設(shè)計(jì)、整體成型。目前，C919飛機(jī)的后機(jī)身后段、平尾、垂尾、升降舵、方向舵、襟翼、副翼、小翼、擾流板等部位均使用了碳纖維復(fù)合材料。2.4復(fù)合材料和非金屬材料2.4.1復(fù)合材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本復(fù)合材料是由兩種或兩種以上組分、具有明顯界面和特殊性能的人工合成多相固體新型材料。碳纖維/樹脂疊層復(fù)合材料碳纖維織布波音787機(jī)體結(jié)構(gòu)材料復(fù)合材料一般由基體材料(Matrix)及增強(qiáng)體復(fù)合而成。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

組分材料中，有一種材料起粘接作用，稱為基體材料，一般都為勻質(zhì)材料。有一種材料起增強(qiáng)(韌)作用，稱為增強(qiáng)(韌)材料，一般都是強(qiáng)度、剛度高的材料，形狀為尺寸細(xì)小的纖維或片狀、顆粒狀等；基體材料和增強(qiáng)纖維之間要有相容性，即兩者有相匹配的膨脹系數(shù)，兩者之間不起化學(xué)反應(yīng)。基材：

金屬、

樹脂、陶瓷、碳基增強(qiáng)材料：顆粒、短纖維、長(zhǎng)纖維、薄片、織布2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料組成復(fù)合材料的組元有增強(qiáng)(韌)體、基體和界面層界面層：由于基體和增強(qiáng)纖維表面之間的物理、化學(xué)作用形成的結(jié)合層。它作用是在基體和增強(qiáng)纖維之間提供適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合力，使增強(qiáng)纖維承受載荷引起的應(yīng)力，對(duì)基體起到增強(qiáng)、增韌的作用。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料按照復(fù)合材料所選用的基體材料不同，可將復(fù)合材料分為金屬基和非金屬基兩大類。

按照復(fù)合材料所選用的增強(qiáng)（韌）材料不同，可將復(fù)合材料分為：按使用性能分結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料

民航應(yīng)用較多為：樹脂為基體，以玻璃纖維、碳纖維（包括石墨纖維）、芳綸（Kevlar）等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。PMC（1）樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料

玻璃鋼－飛機(jī)上應(yīng)用的第一代復(fù)合材料

玻璃纖維的特點(diǎn)：

①抗拉強(qiáng)度高；②化學(xué)穩(wěn)定性高；③耐熱性低；④脆性較大，表面光滑需表面處理提高結(jié)合力。玻璃纖維制作過程:2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料PMC（1）樹脂基玻璃纖維復(fù)合材料

玻璃鋼－飛機(jī)上應(yīng)用的第一代復(fù)合材料

比強(qiáng)度較高；對(duì)電和熱的絕緣性好，熱膨脹系數(shù)比鋼和鋁都小；對(duì)雷達(dá)波和無線電波有很高的透波性；沖擊韌性較高，抗疲勞性能好。比剛度較低；耐濕熱性差；材料性能分散性大。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)樹脂基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料APMC第二代，以碳纖維、硼纖維、芳綸纖維等纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料1）比強(qiáng)度、比剛度高；2）具有良好的耐疲勞性能；3）減震性能好；4）具有多種功能性；5）可設(shè)計(jì)性強(qiáng)；6）熱膨脹系數(shù)??；7）便于大面積整體成型。優(yōu)點(diǎn)1）耐濕熱性能差；2）沖擊韌性較低；3）材料分散性大，價(jià)格過高。缺點(diǎn)樹脂基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料APMC碳纖維和石墨纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

碳纖維和石墨纖維制作過程:纖維的性能特點(diǎn)：1）比重小，彈性模量高；2）高溫、低溫的機(jī)械性能好；3）具有高的化學(xué)腐蝕穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和低的摩擦系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：脆性大，表面光滑，結(jié)合力比玻璃纖維還差。2.4復(fù)合材料和非金屬材料樹脂基復(fù)合材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料酚醛樹脂＋碳纖維

耐燒蝕性好，用作超音速飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼環(huán)氧樹脂＋石墨纖維

機(jī)械性能好，用作發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及其它受力件應(yīng)用2.4復(fù)合材料和非金屬材料（2）先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料APMC碳纖維和石墨纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料（2）先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料APMC硼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

應(yīng)用：環(huán)氧樹脂＋硼纖維

飛機(jī)機(jī)翼、襟翼、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片特點(diǎn)：比強(qiáng)度大，耐高溫，但高溫與大多數(shù)金屬反應(yīng)變脆。晶須：即纖維狀晶體。分陶瓷晶須（主要增強(qiáng)材料）和金屬晶須。它是纖維中強(qiáng)度最高的一種新型材料，加入到前幾種復(fù)合材料中，強(qiáng)度成倍增加。用途：價(jià)格昂貴，目前主要用于空間技術(shù)、尖端技術(shù)上，如宇宙飛行器殼體、直升機(jī)旋翼。晶須增強(qiáng)復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料基體：金屬基－鋁、鈦金屬基和鈦鋁、鎳鋁金屬增強(qiáng)纖維：碳纖維、硼纖維、

碳化硅纖維、石墨纖維等基體：陶瓷基和碳基增強(qiáng)纖維：碳纖維、硼纖維、

碳化硅纖維、石墨纖維等優(yōu)點(diǎn)陶瓷基和碳基復(fù)合材料先進(jìn)金屬基復(fù)合材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.1復(fù)合材料三層以上材料或結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合結(jié)構(gòu),可達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)面板：薄的，高強(qiáng)度、高彈性模量，選用玻璃鋼板、膠合板。芯材：輕質(zhì)芯子，維持上下面板距離，提高強(qiáng)度、剛度，減輕結(jié)構(gòu)重量。特點(diǎn)：比強(qiáng)度高、表面光滑，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)、耐疲勞、抗振動(dòng)、隔音、隔熱等。用途：飛機(jī)機(jī)翼、方向舵、垂直安定面、升降舵、副翼、直升機(jī)旋翼等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料有機(jī)玻璃（風(fēng)擋）塑料王（噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的滑油管路、燃油箱的密封墊圈）聚氯乙烯（電線、電纜的保護(hù)套、封存航空零件和設(shè)備用以防腐）酚醛塑料（剎車塊）塑性材料在飛機(jī)上的應(yīng)用2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本基本組成部分，含量不是最多，但起決定作用.熱塑性樹脂：硬化后可反復(fù)加熱提高塑性

如：聚氯乙烯熱固性樹脂：硬化后無法再加熱提高塑性

如：酚醛、環(huán)氧樹脂按來源分天然樹脂：自然界里植物和動(dòng)物分泌出來的有機(jī)物質(zhì)，如松香合成樹脂：用人工制造出的具有天然樹脂性質(zhì)的高分子物質(zhì)樹脂（粘合劑或粘料）按特性分樹脂、填充劑、增塑劑、抗氧化劑、著色劑、潤(rùn)滑劑、硬化劑等2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

含量占50－70%，降低塑料的成本。主要提高塑料的機(jī)械強(qiáng)度。另外，提高耐熱性、絕緣性、減摩性等。

填料：木粉、紙、布、亞麻、石棉、石墨、玻璃纖維等。填充劑（填料）2.4.2塑性材料增塑劑

含量占5－20%。主要增加材料的可塑性、柔軟性、彈性、抗震性、耐寒性及延伸率等。增塑劑：樟腦、鄰苯二甲酸二丁酯等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料優(yōu)點(diǎn)：（1）比重小，質(zhì)量輕（泡沫塑料）（2）良好耐腐蝕性能（3）優(yōu)良絕緣性能（4）突出減摩、耐磨性（5）優(yōu)良消音吸震性缺點(diǎn)：（1）機(jī)械強(qiáng)度低（2）剛性差（3）耐熱性差，（4）易燃、易老化2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料熱塑性塑料熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，可多次重塑的性能，如：有機(jī)玻璃、聚氯乙烯塑料、尼龍等；熱固性塑料熱固性樹脂為基礎(chǔ)，固化成型后不可再塑的性能，如：酚醛塑料、氨基塑料、環(huán)氧塑料等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本有機(jī)玻璃

PMMA成分：聚甲基丙烯酸甲酯（樹脂）＋鄰苯二甲酸二丁酯（增塑劑）優(yōu)點(diǎn)：透光性↑，常溫下強(qiáng)度↑，脆性↓，耐腐蝕、絕緣良好，易成型。缺點(diǎn)：（1）硬度↓，易劃傷；（2）導(dǎo)熱性↓，熱膨脹系數(shù)↑；（3）受溫度、日光、溶劑影響大，性質(zhì)會(huì)改變。2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本有機(jī)玻璃

PMMA受溫度、日光、溶劑影響大，性質(zhì)會(huì)改變。d.在丙酮、乙酸乙酯等溶劑中會(huì)溶解，出現(xiàn)發(fā)霧（龜裂）現(xiàn)象。c.日光作用會(huì)氧化2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料

a.溫度變化，機(jī)械性能變差

b.溫度急劇變化，產(chǎn)生銀紋溫度↑，強(qiáng)、硬度↓，塑性↑，易變形；溫度↓，脆性↑，易裂紋。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本有機(jī)玻璃

PMMA注意事項(xiàng)：溫度高（夏季），不易受力過大，防止變形；溫度低，不易震動(dòng)，防止裂紋。安裝要留足夠空隙。避免與硬物接觸，以免劃傷。避免有害溶劑接觸，以免發(fā)霧2.4.2塑性材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料

新聞背景2018年5月14日，四川航空公司空客A319，執(zhí)行重慶至拉薩的3U8633航班任務(wù)，該機(jī)起飛正常爬升至9800米巡航高度，駕駛艙右座前風(fēng)擋玻璃突然破裂并脫落，造成飛機(jī)客艙失壓，事件造成駕駛艙部分設(shè)備受損，副駕駛和一名乘務(wù)員受輕傷。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料

生死關(guān)頭，機(jī)組臨危不亂、果斷應(yīng)對(duì)、正確處置，確保了機(jī)上全部人員的生命安全，充分體現(xiàn)民航精神。川航3U8633航班機(jī)組被授予“中國(guó)民航英雄機(jī)組”稱號(hào)，劉傳健同志被授予“中國(guó)民航英雄機(jī)長(zhǎng)”稱號(hào)。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本有機(jī)玻璃

PMMA2.4.2塑性材料

調(diào)查報(bào)告顯示，本次事件的最大可能原因是:右風(fēng)擋封嚴(yán)(氣象封嚴(yán)或封嚴(yán)硅膠)可能破損，風(fēng)擋內(nèi)部存在空腔，外部水汽滲入并存留于風(fēng)擋底部邊緣。電源導(dǎo)線被長(zhǎng)期浸泡后絕緣性降低，在風(fēng)擋左下部拐角處出現(xiàn)潮濕環(huán)境下的持續(xù)電弧放電。電弧產(chǎn)生的局部高溫導(dǎo)致雙層結(jié)構(gòu)玻璃破裂。風(fēng)擋不能承受駕駛艙內(nèi)外壓差從機(jī)身爆裂脫落。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本酚醛塑料（電木、膠木）

成分：酚醛樹脂＋填料＋固化劑優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度↑，絕緣性、耐蝕性↑，耐高溫。2.4.2塑性材料采用不同填料，有不同性能和用途：a、木粉、云母粉、石英粉等

易壓模成型

如：旋鈕、按鈕、插銷、插座及手柄、儀表外殼等。b、布、玻璃布、紙等纖維

抗彎、抗拉、沖擊強(qiáng)度等機(jī)械性能↑,吸震性↑

如:齒輪、滑輪、駕駛盤、配電盤、接頭座板等。c、石棉

耐熱性、耐磨性和很大摩擦系數(shù)

如：剎車系統(tǒng)零件。2.4復(fù)合材料和非金屬材料維護(hù)工作中，防止液壓油、滑油等落在剎車塊上，以免摩擦系數(shù)減小，降低剎車效果。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.2塑性材料環(huán)氧樹脂塑料成分：環(huán)氧樹脂＋玻璃纖維（填料）→玻璃鋼優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大、絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性好，吸濕性低，成型收縮率小。用途：雷達(dá)天線整流罩、翼尖等結(jié)構(gòu)件及絕緣零件等。2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.3橡膠材料硫化橡膠（橡皮）：生橡膠＋硫化劑＋填充劑＋防老劑優(yōu)點(diǎn)：①不溶解、熔融；②機(jī)械性能↑；③耐熱、耐寒性和抗蝕性↑。硫化劑：主要成分硫填充劑：碳黑和氧化鋅等，提高強(qiáng)度、耐磨性，降低成本防老劑：石蠟和酚等，使老化滯緩，延長(zhǎng)壽命沒經(jīng)硫化的稱為生橡膠（呈棕色）。硫化后稱為硫化橡膠，也稱橡皮。2.4復(fù)合材料和非金屬材料天然橡膠、合成橡膠兩種。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本優(yōu)點(diǎn)：常溫彈性好，良好絕緣、耐磨性、密封性、減震性、隔音性。缺點(diǎn)：易老化；溫度升高或降低，彈性↓，強(qiáng)度↓；天然橡膠耐油性差。老化現(xiàn)象：表現(xiàn)為變硬、脆或變軟、粘，彈性↓↓。

天然橡膠和合成橡膠都是高分子化合物，其分子主要組成元素為碳、氫。2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本（一）天然橡膠優(yōu)點(diǎn)：較高的抗拉強(qiáng)度和彈性，不透氣、絕緣，能耐水、弱酸和堿。經(jīng)硫化處理后，物理性能和機(jī)械性能都得到增強(qiáng)。在航空中用作氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的密封、減震零件和墊圈、墊片等2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料缺點(diǎn)：耐熱、耐大氣老化性差；耐油性和抵抗有機(jī)溶劑的性能很差，能溶于汽油、苯和

礦物油中（但能耐受植物基油）；易燃。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本（二）合成橡膠2.4.3橡膠材料2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.3橡膠材料（一）航空輪胎功用：降落、滑跑時(shí)吸收沖擊和振動(dòng)；剎車和停放時(shí)承載。

航空輪胎、橡膠軟管、密封橡膠型材、橡膠密封件和橡膠液等2.4復(fù)合材料和非金屬材料點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本2.4.3橡膠材料輪胎的維護(hù)A．防油：洗滌時(shí)可用肥皂水，但嚴(yán)禁用汽油、煤油或其它橡膠溶劑；防止燃油、滑油落在輪胎上，以免溶脹。B．

防曬：夏天應(yīng)將輪胎用布罩套上，以免加速老化。C．

正確貯存，不允許折疊或疊壓D．防過期：使用、存放應(yīng)在規(guī)定的期限內(nèi)，以免老化E.輪胎充氣壓力要符合要求，過小容易產(chǎn)生鼓包、爆胎現(xiàn)象過大會(huì)使輪胎負(fù)荷加重，減少輪胎使用壽命。2.4復(fù)合