碳纤增强材料在航空航天领域大展身手


来源:中国化工信息网

标签碳纤维
今后将设计开发面向新一代飞机的CF。

    一年前,日本TohoTenax欧洲公司赢得了庞巴迪公司的项目合同,计划为其新的C系列飞机项目的主要一级和二级复合材料结构提供碳纤维材料。TohoTenax公司预计,在未来10年内,该合同将价值约1.3亿欧元。TohoTenax公司将为C系列飞机项目采用的干的织物和预浸料,提供各种系列的碳纤维。

    据TohoTenax公司介绍,庞巴迪公司在C系列飞机项目使用其碳纤维材料,是因为TohoTenax公司最新的Tenax碳纤维材料达到了飞机先进设计的要求,并且支持庞巴迪公司新开发的制造工艺。

    金属合金材料的替代品

    减轻重量以节省燃料和系统成本一直是航空行业的一项长期战略,其中碳纤维增强热塑性塑料将成为航空航天工业用新材料最重要的增长点。

    沙伯基础创新塑料利用航空碳纤维技术和Ultem聚醚酰亚胺(PEI)树脂制成了一款新型高性能复合材料,通过把部件质量减轻50%,从而为如今的太空时代提供了代替重量更大的航空规格压铸铝和机加工铝材料的解决方案用于制造飞机内饰部件。Vaupell是一家拥有60年经验的定制注塑成型部件和组件的全球性代加工制造商,该公司现正与沙伯基础创新塑料合作,研究将这款新型Ultem树脂材料用于飞机座椅部件的可行性。

    沙伯基础创新塑料在飞机内饰展(AircraftInteriorsExpo)展出Vaupell制造的桌板支架。这些概念部件展现了使用碳纤维填充Ultem树脂与压铸铝相比,可将重量减轻50%,强度提高40%。

    碳纤维填充Ultem树脂基于久经验证的高性能Ultem树脂基础上专为飞机内饰开发,符合FAA可燃性标准FAR25.85及OSU65/65中对于烟雾密度和热量释放的要求。除桌板支架外,新型碳纤维填充Ultem树脂规格的潜在应用领域还包括扶手、搁脚板以及咖啡机底座等厨房用具。Vaupell并进行了进一步的负荷性能测试和疲劳测试。

    沙伯基础创新塑料已开发出了一系列填充了不同碳纤维含量的Ultem树脂技术,从而满足对于高端性能特性的各种特殊要求。这一新方案是该公司的LNP特种复合材料团队与Ultem树脂技术团队紧密协作的结果,旨在帮助航空公司应对轻质的迫切需求,另外与铝材相比,该材料解决方案的强度还提高了40%。航空规格的碳纤维具有高达38.3PSI的出色拉伸强度,相比之下,2024-0规格的压铸铝和7075-0规格的机加工(钢化)铝的抗拉强度仅分别为27PSI和33.1PSI。连续长纤维具有出色的刚性和抗冲击性能。

    与航空规格的铝材相比,Ultem树脂材料具有更好的拉伸性能,且比重(SG)比前者低50%左右(2024-0规格的比重为2.78;7075-0规格的比重为2.81;碳纤维填充Ultem树脂的比重为1.44)。除了比铝材重量更轻之外,碳纤维填充Ultem树脂规格还省去了机械加工及其他二次处理,从而简化了生产过程,降低了总系统成本。与金属材料相比,该规格材料还有助于实现部件整合,减少故障点,扩大设计自由度。在加工过程中,这些树脂可提供双倍的流动性,从而提高了生产效率,并可生产出薄壁注塑件来进一步减轻重量。
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