碳纤维增强铝基复合材料及其构件的空间环境特性
2012-09-21武高辉张云鹤陈国钦修子扬姜龙涛苟华松
载人航天 2012年1期
武高辉,张云鹤,陈国钦,修子扬,姜龙涛,苟华松
(1.哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所,哈尔滨150001;2.东北林业大学机电工程学院,哈尔滨150040)
1 引言
金属基复合材料(Metal Matrix Composite,MMC)是以金属为基体,与一种或几种金属或非金属增强相人工合成的材料。它与聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料以及碳/碳复合材料一起构成现代复合材料体系。目前对铝基、镁基、铜基、钛基等金属复合材料研究较多,其中铝基复合材料的研究和应用最为广泛。金属基复合材料品种繁多,按增强体类型还可分为连续纤维增强和非连续增强两大类,非连续增强包括颗粒增强、晶须增强、短纤维增强等。与树脂基复合材料相比,金属基复合材料具备耐热性、耐辐照、不气化、不老化、导热、导电等特性,在导弹、电气机械、火箭推进系统、运载火箭结构和航天飞机等方面有广泛应用前景[1-2]。在现今的各类材料中,碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)具有高比强度、高比刚度、低热膨胀、良好的尺寸稳定性等优异的性能,倍受航空航天部门的广泛关注[3-7]。国外已有在卫星波导管、天线骨架、卫星桁架等对重量、强度、刚度要求很高的航天、航空部件应用的报导[8]。
Cf/Al复合材料的空间应用首先要突破Cf与Al的界面反应问题Cf/Al复合材料高品质制备技术问题、Cf/Al复合材料复杂形状薄壁构件成型问题等技术障碍。作者发明了Cf/Al复合材料还原气氛—快速压力浸渗制备技术[9],有效地抑制了碳纤维高温损伤、碳纤维和铝合金界面不良反应等问题,成功制备出高致密、高刚度、空间耐候性能好的航天用碳纤维增强铝复合材料。……
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