唐见茂

抓住机遇迎接碳纤维复合材料发展的新时期

唐见茂

复合化是当前新材料的重要发展趋势之一。就高性能结构材料而言,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)仍代表当前复合材料发展主流。

CFRP最大优点是轻质高强,用做承载结构材料,特别是航空航天结构材料,有着巨大的性能优势和经济效益。在化石资源日益短缺、油价不断上涨的今天,结构轻巧、维修费用低廉的复合结构材料冲击着铝合金承力结构材料一统天下的局面,用CFRP替代铝合金,结构减重效果可达到20%～40%。因此,自20世纪60年代该复合材料问世以来,在材料的研究、制造、应用等各方面发展非常迅速。

统计结果表明,2007年通用飞机上复合材料的用量,占材料总用量的57%。预计未来10年这一数字将上升到69%,这是一个重要的发展趋势。

最近推出的波音787梦想飞机,CFRP的用量达到全机结构质量的50%,成为CFRP发展的一个新的里程碑。另一家航空巨头则提出,在计划推出的A 350飞机上将CFRP的用量提高到65%。

业内专家预言,在今后的20～30年将是CFRP发展的新时期,飞机上大规模采用CFRP将带来航空制造产业链革命性的变革。例如,创新的设计概念,将促使设计人员组成和知识结构的改变;而材料与结构件成形的同时完成,可以从生产纤维、树脂的原材料供应商或二级供应商直接向飞机制造商供货;CFRP的独特性能无疑会对飞机维修业提出新的、未预见到的挑战。

我国的CFRP自20世纪60年代末起步,几十年来在结构设计、树脂基体……