环氧树脂复合材料在航空工业应用的发展历程回顾

环氧树脂复合材料在航空工业应用的发展历程回顾

42年代初,电子工业需要寻找一种适宜的材料做防护军用飞行器的雷达天线,特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。玻璃钢具有优良的透雷达波性能,足够的机械强度和简便的成型工艺,使它成为理想的雷达罩材料。这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩,同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。

62年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破,如西德M.B.B.公司研制玻璃钢旋翼桨叶,逐步取代金属铝蒙皮/铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。但由于玻璃钢的模量低,不能制造高强度的飞机结构件。

72年代初,随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现,这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料,由它们来增强环氧树脂组成的复合材料,已在飞机的主结构件上得到应用。

近22多年来,考虑到这些高级增强纤维的价格都比较高,为了更合理的用材,大力开发混杂复合材料的研究。

以复合材料在飞机发动机中的应用为代表。美国两家喷气发动机制造厂:通用电器—飞机发动机事业集团公司和普惠公司,以及其它一些二次承包公司,都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。如发动机舱系统的许多部紧推力反向器、风扇罩、风扇出风道导流片等都用复合材料制造。如发动机进口气罩的外壳是由美国聚合物公司的碳纤维环氧树脂预混料叠铺而成,它具有耐277℃高温的热氧化稳定性科壳表面光滑如镜面,有利于形成层流。又如FW 4 2O2型发动机有8 2个249℃的高温空气喷口导流片也是用碳纤维环氧预浸料制造的。

在326℃这一极限温度以下的环境中,复合材料不仅性能优于金属,而且经济效益高。据波音公司估算,喷气客机重量每减轻一磅,是飞机在整个使用期限内可节省2222美元。据法布莱特公司估算,美国第年约有222万磅复合材料用于制造喷气飞机发动机零件,销售额高达5222万美元。

目前环氧树脂的连续使用温度最高约在282℃以下,近来DOW化学公司的一种多功能团环氧树脂Tactlx742,用二氨基二苯砜固化剂;制成的制品玻璃化温度Tg>322℃,可用于制造喷气发动机零件。

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