航空复材应用历程（下）
航空 复材零件制造成型技术 1.树脂转移模塑成形技术（RTM）。树脂转移模塑成型技术是一种低成本 复合材料制造方法，最初主要用于飞机次承力结构件，如舱门和检查口盖。 2.树脂浸渍技术（RFI）。RFI工艺是一种树脂膜熔渗和纤维预制体相结合的低成本复合材料成型技术。该技术由于只采用传统的真空袋压成型方法，免去了RTM工艺所需的树脂计量注射设备及双面 模具的加工，在制造出优异的制品的同时大大降低了制品的成本，目前主要应用于飞机雷达天线罩。RFI适用于大平面或不太复杂的曲面。A380的机翼后缘和后压力隔框，波音787机身的大部分隔框，GEnx的风扇机匣都是采用RFI技术制造。RFI的关键工艺技术包括：预形件成型、树脂流动模拟及控制、编织及缝合设备研究。 3.纤维缠绕（Filament Winding）。航空航天用复合材料的研究现状、制备方法、原理和运用该工艺主要用于空心、圆形及椭圆零件，如管路及油箱。纤维束通过一个树脂池浸渍后缠绕到芯轴上，缠绕方向和速度由纤维进给装置控制。这是一项已经发展较为成熟的技术，无论是在自动化、速度、厚度变化、质量和纤维方向上都得到了巨大改进。它是筒形件的低成本快速制造方法。在GEnx风扇包容机匣预形件的制造中，采用了一种编织带缠绕技术，即将编织好的石墨纤维带通过滚筒在芯轴上缠绕数十层，制成预形件。 4.自动铺带技术（ATL）。ATL采用有隔离衬纸的单向预浸带，剪裁、定位、铺叠、辊压均采用数控技术自动完成，由自动铺带机实现。按所铺放构件的几何特征，自动铺带机可分为平面铺带和曲面铺带，系统由台架系统和铺带头组成。 ? 5.自动铺丝技术（AFP）。自动铺丝技术相对较新并在近年格外受到关注。它兼顾了自动铺叠与纤维缠绕的优点。能够制造复杂形状结构件，对纤维角度不限制。而且具有极大减少生产成本的潜力。 航空复材无损检测方法 1.涡流检测法。涡流检测法的基本原理是涡流探头中线圈通以交变电流后能产生交变磁场。此方法适用于可以导电的 碳纤维增强复合材料，对照标准试样，可以检测出碳纤维增强复合材料的含量与缺陷，而对 玻璃纤维增强复合材料以及凯夫拉纤维增强复合材料不适用。 2.射线检测法。射线检测法是航空航天复合材料无损检测的主要技术之一，具有4个分支不同的检测方法：X射线照相检测法，根据穿过不同材料的衰减量不同引起透射射线强度的变化，而在胶片上呈现明暗不同的影像，从而检测出被测物体中存在的缺陷；X射线实时成像检测法，该方法的特点在于检测效率高，可实现缺陷的在线检测，且图像处理后可进行缺陷的自动评定；X射线计算机断层扫描法，即工业CT技术，工业CT技术对固体火箭发动机的绝热层和药柱中的气孔、夹杂、裂纹及脱粘等常见缺陷具有很高的检测灵敏度，并能准确测定器尺寸和部位；X射线断层形貌成像法，X射线旋转硬毛成像法作为一种X射线断层形貌成像法，已经应用在直升机不减的质量评价中以及卫生微博反射器复合材料的碳纤维取向测量中，精度达到±0.1°。 3.超声波检测法。该方法主要利用复合材料本身或其缺陷性的声学性质对超声波传播的影响来检测材料内部和表面的缺陷，具有灵敏度高、穿透性强、检验速度快、成本低和对人体无害的等优点。 4.光学检测法。该方法可以检测出在试样加载时引起温度变化或表面变形的缺陷，具有红外线热成像法、激光全息无损检测法和剪应力成像法三种技术。其中，红外线成像法可用于检查喷漆发动机涡轮叶片和机舵的质量，精度高，测量范围广；激光全息无损检测法是一种干涉计量数，其干涉计量精度与激光波长同数量级，因此极微小的变形也能被检测出来；剪应力成像法可以自动指出航空航天复材诸如脱粘和分层等缺陷。 5.声发射检测法。声发射技术已经成为研究复合材料断裂机理的一种重要手段。目前采用该技术可以检测没跟碳纤维或玻璃纤维丝束的质量。此外，声发射技术还可以对老旧飞机疲劳裂纹扩展的动态过程进行监测。 航空复材市场分布情况 航空复合材料由纤维和树脂材料组成，根据纤维强度划分，纤维加强型材料可分为碳纤维增强复合材料（CFRP）、 玻璃钢（GFRP）等，2013年，CFRP占整个航空复合材料市场的54.3%，GFRP占25.8%，预计到2018年，CFRP所占份额会增长到67.2%，玻璃钢会减少至17.3%。 根据用途不同，航空复合材料可分为机身复合材料、航空发动机复合材料、飞机内部复合材料。2013年，机身所用复合材料占总体的64.6%，航空发动机复合材料占6.9%，飞行器内部占28.5%；预期到2018年，机身所占比重会提高到77.4%，航空发动机占4.8%，飞行器内部占17.8%。 新的复合航空材料制造方法有非热压罐工艺（OOA），真空袋成型技术（VBO），压缩铸造法等。例如，非热压罐工艺（OOA）技术，使复合航空材料大量应用在航空器上成为可能，传统的热压处理对零件的大小和产量都有限制，且工序繁杂，加工时间长，加工温度高。使用OOA方法制造复合材料，可有效克服这些问题，并降低成本，降低废品率。 更多信息请关注中国复合材料信息网 http://cnfrp.net
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