复合材料整体成型关键技术现状分析研究
- 格式:doc
- 大小:33.50 KB
- 文档页数:10
热塑性复合材料的加工技术现状应用及发展趋势热塑性复合材料是指由热塑性树脂基体和增强材料(如玻璃纤维、碳纤维等)组成的材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐磨性,广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
随着科学技术的发展,热塑性复合材料的加工技术也不断推进,应用范围也在不断扩大。
在热塑性复合材料的加工技术方面,目前主要有预浸法、树脂浸渍法和树脂缠绕法等。
预浸法是将热塑性树脂浸渍到增强材料中,形成预浸料,然后通过压塑和热固化等工艺进行成型。
这种加工技术具有成型周期短、生产效率高、成本低等优点,适用于大批量生产。
但是预浸法的工艺控制要求较高,需要保持一定的工艺温度和压力,以确保产品的质量。
树脂浸渍法是将增强材料浸渍到热塑性树脂中,形成蜂巢结构后加热熔融,然后采用压塑成型。
这种加工技术具有成型性能好、质量稳定等优点,适用于复杂产品的生产。
但是树脂浸渍法需要较长的热固化时间,加工周期较长。
树脂缠绕法是将热塑性树脂涂覆在纤维上,通过控制缠绕角度和缠绕层数,形成复杂的形状。
这种加工技术具有成型灵活、节约材料等优点,适用于空间限制较大的产品。
但是树脂缠绕法需要掌握一定的工艺技巧,以确保产品质量。
热塑性复合材料的加工技术在航空航天、汽车等行业得到了广泛的应用。
在航空航天领域,热塑性复合材料可以用于制造机翼、机身等零部件,以提高飞机的载重能力和燃油效率。
在汽车行业,热塑性复合材料可以用于制造车身、底盘等部件,以提高汽车的安全性和节能性能。
随着科学技术的不断进步,热塑性复合材料的加工技术也在不断发展。
一方面,加工工艺越来越精细化和自动化,提高了生产效率和产品质量。
另一方面,新型材料的研发和应用也为热塑性复合材料的加工技术带来了新的发展方向。
例如,纳米级增强材料的应用可以改善热塑性复合材料的力学性能和耐热性能;3D打印技术的应用可以实现复杂形状的制造,提高产品的适应性和精度。
综上所述,热塑性复合材料的加工技术在应用和发展方向上都取得了很大的进展。
8高性能复合材料发展现状与发展方向高性能复合材料是一种由两种或更多种不同物质组成的材料,具有比单一材料更优异的性能。
随着科技和工业的发展,高性能复合材料在各个领域得到了广泛应用,如航空航天、汽车、建筑、电子等。
本文将对高性能复合材料的发展现状和发展方向进行探讨。
目前,高性能复合材料在航空航天领域的应用最为广泛。
例如,碳纤维复合材料在飞机制造中得到了广泛应用,能够显著减轻飞机自重,提高燃油效率。
此外,高性能复合材料还具有高强度、高刚度、耐热性好等特点,可以用于制造发动机零部件、导弹、卫星等。
此外,高性能复合材料还在广泛应用于汽车制造,如碳纤维增强聚合物复合材料可以减轻汽车的重量,提高燃油经济性。
在高性能复合材料的发展方向方面,需要进一步提高材料的性能和制备工艺。
首先,需要加强对高性能纤维的研发,开发新型纤维材料,提高其强度和热稳定性。
同时,还需要研究新型基体材料,改善材料的耐腐蚀性、耐磨性以及耐高温性能。
其次,需要改进复合材料的制备工艺,提高材料的成型效率和质量稳定性。
例如,可以探索新型的层压技术、自动化制造和快速固化方法,以提高生产效率和降低制造成本。
另外,高性能复合材料的再生利用也是一个重要的发展方向。
目前,复合材料的废弃物处理成本较高,而且对环境造成负面影响。
因此,研究人员需要寻找有效的再生利用方法,将废弃的复合材料回收再利用。
例如,可以通过热解、化学回收等方法将复合材料分解成其原始组分,进行再利用。
此外,高性能复合材料的多功能化也是一个重要的发展方向。
传统的复合材料通常具有单一功能,例如强度高、刚度高等。
而多功能材料在具备传统功能的基础上,还具有其他新的功能,如导电、阻燃、自修复等。
多功能复合材料可以在不同领域展现出更广泛的应用前景,例如用于电子器件、传感器等。
总体而言,高性能复合材料的发展方向主要包括提高材料性能和制备工艺,进一步推动复合材料的再生利用以及实现多功能化。
未来,随着科技和工业的不断进步,高性能复合材料有望在更多领域得到应用,为人类社会的发展做出更大贡献。
聚合物基复合材料的发展现状和最新进展聚合物基复合材料是由聚合物基质中加入颗粒、纤维或薄片状增强材料制成的材料。
它具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
下面将介绍聚合物基复合材料的发展现状和最新进展。
1.纳米材料的应用:近年来,纳米材料成为聚合物基复合材料的研究热点。
纳米粒子的添加能够提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性能。
例如,纳米粒子的添加可以提高聚合物基复合材料的强度和硬度,使其具有更好的抗冲击性能和热阻性能。
2.高性能增强材料的研发:为了提高聚合物基复合材料的力学性能,研究人员不断提出新的增强材料。
例如,石墨烯是一种具有优异力学性能和导电性能的二维纳米材料,已被广泛应用于聚合物基复合材料中。
同时,碳纳米管、纳米纤维和陶瓷纤维等增强材料也在不断研发中,并取得了较好的效果。
3.新型复合材料的研制:除了传统的增强材料外,研究人员还在努力研制新型复合材料。
例如,聚合物基复合材料中加入具有形状记忆功能的材料,可以使复合材料具有形状可逆调变的功能。
此外,聚合物基复合材料中加入具有光敏性能的材料,可以使复合材料具有光刻功能,从而实现微纳米加工和器件制备。
1.可持续性发展:随着环境问题的日益突出,研究人员开始关注聚合物基复合材料的可持续性发展。
他们试图将可持续材料(如生物基材料)应用于聚合物基复合材料中,以减少对环境的影响。
同时,研究人员还探索了聚合物基复合材料的循环利用和回收利用技术,以实现资源的有效利用。
2.多功能复合材料的研究:为了满足不同领域的需求,研究人员开始研究多功能复合材料。
多功能复合材料可以同时具有力学性能、光学性能、导电性能、热学性能等多种功能。
例如,研究人员研制出了具有自修复功能的聚合物基复合材料,可以在受损后自动修复,延长使用寿命。
3.智能复合材料的研制:智能复合材料是指能够根据环境和外界刺激自主调整性能的复合材料。
例如,研究人员设计了具有温度响应性能的聚合物基复合材料,可以根据温度的变化改变其形状和力学性能,实现智能控制。
复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展,创造了大量的应用场景,也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料,通过对其进行复合,可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种,其中最常见的方法是:手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛,如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如,碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中,可以制作轻量化的飞行器部件,如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性,同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点,因此得到了广泛的应用。
但是,相对于传统材料来说,复合材料的成本较高,并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中,复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性,因此它们可以用于不同的应用领域。
例如,钛合金和钢可以用于制造大型飞行器,而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术,如3D打印技术,可以提高制造效率和质量,同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高,绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用,如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能,又能够快速降解,并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来,复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如,目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
多腔室复合材料结构件的气囊整体成型研究
气囊作为一种重要的安全装置已经被广泛应用于汽车、航空、航天等
领域。
随着科技的不断发展,新型材料的使用也逐渐被广泛采用。
而
多腔室复合材料结构件的气囊整体成型技术是近年来的一个研究热点。
多腔室复合材料结构件的气囊整体成型,主要是通过对压力传递方式
的改进,使得气囊的同步展开时不会出现破裂、撕裂等现象,从而有
效提高气囊的安全性。
同时,多腔室的设计也使得气囊能够满足更为
严苛的安全要求。
在整体成型过程中,先将多腔室复合材料结构件的母材铺放到模具上,然后注入气体进行成型。
为了确保气囊的均匀展开,需要在模具中安
装排气管或制定相应的排气方案。
此外,为了避免气囊展开时与其他
部件产生磨损,需要在气囊表面加上特殊的涂层或布料。
整体成型的
气囊具有尺寸精度高、形状复杂、强度高等优点。
在实际应用中,气囊的安全性很大程度上取决于成型工艺和材料的选取。
因此,在多腔室复合材料结构件的气囊整体成型研究中,需要重
点考虑材料特性和成型工艺的优化。
同时,需要充分考虑气囊的结构
和应用场景,以便制定出最佳的成型方案和材料选取方案。
总之,多腔室复合材料结构件的气囊整体成型技术是一种应用广泛的气囊成型技术,通过改进压力传递方式和设计合理的多腔室结构,在增强气囊的安全性的同时,也提高了气囊的成型精度和强度。
在今后的研究中,我们需要进一步探索新的材料和工艺,提高气囊的性能,以更好地保障人民生命财产的安全。
材料成型技术的现状及发展趋势摘要:随着社会的不断发展,各个领域对材料的需求也越来越大。
材料成型技术决定了材料的产品质量与生产规模,本文通过对现阶段铸造、锻造、焊接等几种常用材料成型技术现状进行分析,展望材料成型技术的发展趋势。
关键词:材料成型技术;现状;发展趋势现代工业产品质量的好坏已经不仅仅取决于材料自身的属性,更取决于能否利用合适的材料成型技术来充分发挥材料的特点。
材料成型技术影响着材料产品的质量、性能、用途等各个方面,也影响着现代工业发展。
一、我国材料成型技术的现状(一)铸造技术现状铸造技术主要用于金属材料,它是通过将金属熔炼成液体注入到铸型中,经过凝固、清理后得到预先设计的尺寸、形状和性能的铸件的材料成型工艺。
铸造按照不同方式分类有众多的种类,比如按铸型分类有砂型铸造和金属型铸造;按金属液的浇注工艺可以分为重力铸造和压力铸造等。
总之,铸造现代材料制造工业是最基本、最常用的工艺。
现代铸造主要是快速成型技术,是指通过CAD模型直接驱动,计算机控制加热喷头根据截面轮廓信息做平面运动和高度方向运动,丝材由供丝机送至喷头加热融化后涂覆在工作台上,精确地由点到面,由面到体积的堆积成零件。
目前市场上常见的成型方法已经有十余种,比如立体平版印刷法,逐层轮廓成型法,光掩模法融化堆积法和选择性激光烧结法等[1]。
我国材料铸造成型工艺技术水平远远落后于世界发达国家水平,具体体现在:铸件的质量差,工艺水平较低,加工余量过多;大型铸件的厚大断面存在宏观偏析、晶粒粗大等问题;铸件裂纹问题较多;浇注系统设计存在卷气、夹杂等缺陷,使铸件的出品率和合格率较低;能源和原材料利用水平较低;环境污染严重等众多方面。
(二)电焊技术现状电焊也是材料成型中经常用到的技术之一,它主要应用于材料的连接、造型、封闭等方面。
当前,我国主要使用的电焊成型技术主要有弧焊、电阻焊和特种焊等几种。
弧焊技术主要是气体保护焊和内燃机动力焊,常用于铁轨、油管、气管等材料的焊接;激光焊、电子束焊以及搅拌摩擦焊等特种焊接技术也开始应用在我国材料成型方面[2]。
软物质复合材料研究现状与展望随着科技的不断进步,材料科学也在不断发展。
其中,软物质复合材料在材料科学领域中扮演着重要的角色。
软物质复合材料是业界公认的一种具有广泛应用前景的材料,在电子、能源、医学等领域都有着广泛的应用。
本文将着重介绍软物质复合材料的研究现状和未来的发展方向。
一、软物质复合材料的定义和分类软物质复合材料是指由两种或两种以上不同材料组成的复合材料,其中至少一种材料是可变形的软物质。
软物质在材料中扮演着重要的角色,可以使复合材料具有可逆形变、高柔软度、可控粘性等性质。
根据不同材料的组合方式和材料性质的不同,软物质复合材料可以分为多种类型,如聚合物复合材料、高分子凝胶复合材料、碳纳米管复合材料等。
二、软物质复合材料的研究现状1.电子领域中的应用在电子领域中,软物质复合材料的应用主要集中在柔性电子领域。
柔性电子技术是指使用柔性材料制造电子器件,如可弯曲显示屏、可穿戴设备、智能银行卡等。
软物质复合材料可以使柔性电子具有更好的柔性、可变形性以及可控粘性等性质,从而实现更高的可靠性和性能。
2.能源领域中的应用在能源领域中,软物质复合材料主要应用于柔性太阳能电池和柔性储能电池等方面。
软物质复合材料可以使太阳能电池和储能电池更加柔性、轻便,从而使其更容易携带和使用。
同时,软物质复合材料还可以提高电池的能量密度和循环寿命,从而实现更高的能源利用效率。
3.医学领域中的应用在医学领域中,软物质复合材料主要应用于人工智能软体机器人、智能药物释放器等方面。
软物质复合材料可以使机器人更加可控、敏感,从而更好地模拟人类肌肉和骨骼运动。
同时,在智能药物释放器方面,软物质复合材料可以使药物的释放更加可控和精确,从而实现更好的医疗效果。
三、软物质复合材料的未来展望未来,软物质复合材料将会越来越广泛地应用于各个领域。
随着柔性电子、可穿戴设备等技术的不断发展,软物质复合材料的应用也将越来越广泛。
同时,随着能源、环保等问题的不断凸显,软物质复合材料在能源储存、新能源开发等方面也将发挥越来越重要的作用。
多腔室复合材料结构件的气囊整体成型研究引言多腔室复合材料结构件是一种在工程应用中广泛使用的轻质高强材料,其制造过程中采用气囊整体成型技术能够实现复合材料结构件的良好成型效果。
本文将详细探讨多腔室复合材料结构件的气囊整体成型技术在制造过程中的关键问题和改进方法。
背景多腔室复合材料结构件是由多个腔室组成的结构体,以提供更好的结构刚度和耐力。
气囊整体成型是一种先进的制造技术,其基本原理是在复合材料结构件的内部放置气囊,并通过充气或者真空来实现整体成型。
气囊整体成型技术可以提高复合材料结构件的成型质量和生产效率,同时减少工艺复杂度和材料浪费。
气囊整体成型的优势•成型质量高:气囊整体成型过程中,气囊能够对复合材料进行均匀的外界压力施加,以达到更好的成型效果。
•生产效率高:气囊整体成型过程中,由于气囊能够提供内外压力,减少了复合材料结构件的梳理和复合工序,从而提高了生产效率。
•工艺简单:相对于其他制造方法,气囊整体成型的工艺流程较为简单,且适应性强,可适用于多种复合材料结构件的制造。
•材料利用率高:气囊整体成型过程中,气囊能够有效支撑复合材料,避免材料过度挤压或受损,从而提高了材料的利用率。
关键问题与改进方法在多腔室复合材料结构件的气囊整体成型过程中,存在一些关键问题,如气囊布置、成型工艺控制、气囊材料选择等,需要通过改进方法来解决。
气囊布置对于多腔室复合材料结构件,气囊的布置是非常关键的。
合理的气囊布置可以保证气囊能够对复合材料结构件进行均匀的外界压力施加,从而实现整体成型。
改进方法包括以下几点: 1. 根据复合材料结构件的形状和内部腔室的分布,合理确定气囊的形状和尺寸。
2. 采用多个气囊进行布置,以保证整体成型的均匀性。
3. 在气囊与复合材料结构件的接触面加装胶垫或硅胶等材料,增加气囊与复合材料结构件的粘附力,避免气囊在成型过程中移位。
成型工艺控制在气囊整体成型过程中,成型工艺的控制是关键的。
合理的成型工艺控制可以保证复合材料结构件的成型质量。
竹塑复合材料的研究现状与发展趋势摘要:本文讲述了竹塑复合材料的定义和特性,并阐述了竹塑复合材料的研究现状,并从复合机理、制备工艺等方面,对其加工现状以及加工中的技术难点问题进行分析,提出竹塑复合材料的发展趋势,为竹塑复合材料的研究与开发提供参考。
关键词:竹塑复合竹塑复合增强研究现状发展趋势我国竹材资源丰富, 竹子种类和竹林面积约占世界的1/4, 竹材产量约占世界的1/3, 均居世界首位[1]。
在竹材资源的加工利用中, 我国处于世界领先地位, 竹材工业化利用的比重也逐年增加。
然而由于竹材具有壁薄中空、组织结构不均匀及易发生虫蛀和霉变等缺点, 导致其加工利用率不高, 严重制约了竹材资源的综合加工利用。
因此, 大力开发竹质复合材料, 赋予其更多的功能,拓宽其使用空间, 对实现我国竹材工业的可持续发展具有十分重要的意义[2]。
1 竹塑复合材料1.1 定义竹塑复合材料(B a m b o o - p l a s t i c Composites,缩写BPC)是以竹锯末、竹屑、竹渣等竹纤维为主要原料,利用高分子化学界面融合原理和增强填充改性的特点,配混一定比例的塑料基料,辅以适当的加工助剂,经特殊工艺处理后加工成型的一种具有可逆循环的多种用途的新型材料[3]。
1.2 特性该种材料表面光洁,质地密实,既克服了木材强度低和变异性等使用局限性,又克服了有机材料模量低等缺点,具有较好的力学及吸音性能[4],且其耐腐蚀,抗虫蛀,吸水性小,易回收,是一种新型的代木环保材料。
对其进行深入研究有利于缓解目前木材资源紧缺和塑料废弃物污染等严重问题,且用途及市场前景非常广阔,可广泛应用于建筑、包装、运输和家装等领域[5]。
2 竹塑复合材料的研究2.1竹材层积塑料研究竹材层积塑料是以旋切竹材单板为组元, 在浸注热固性树脂后, 通过热压工艺制得的竹塑复合材料。
若按照不同的纤维方向配置板坯中的各单板层, 就可以制得力学性能不同的竹材层积塑料。
航空复合材料整体成型技术应用现状与分析作者:周长庚,荀国立,邱启艳,袁超来源:《新材料产业》 2016年第5期文/ 周长庚荀国立邱启艳袁超中航复合材料有限责任公司复合材料由于具有高比强度、高比刚度、性能可设计、抗疲劳性和耐腐蚀性好等优点,因此越来越广泛地应用于各类航空飞行器,大大地促进了飞行器的轻量化、高性能化、结构功能一体化。
复合材料的应用部位已由非承力部件及次承力部件发展到主承力部件,并向大型化、整体化方向发展,先进复合材料的用量已成为航空器先进性的重要标志[1,2]。
复合材料整体成型是指采用复合材料的共固化(C o - c u r i n g)、共胶接(C o -b o n d i n g)、二次胶接(S e c o n d a r yb o n d i n g)或液体成型等技术和手段,大量减少零件和紧固件数目,从而实现复合材料结构从设计到制造一体化成型的相关技术。
在复合材料结构的设计和制造过程中,将几十甚至上百个零件减少到一个或几个零件,减少分段、减少对接、节省装配时间,可大幅度地减轻结构质量,并降低结构成本,而且充分利用了固化前复合材料灵活性的特点[3-4]。
国内外航空领域广泛地采用整体成型复合材料主构件,如诺·格公司的B2轰炸机、波音(Boeing)公司的787飞机和洛马公司的F35战斗机均在机身和机翼部件中大量运用整体成型复合材料,整体成型结构已经成为挖掘复合材料结构效率,实现复合材料功能结构一体化以及降低复合材料制造成本的大方向[5]。
一、复合材料整体成型技术的优点复合材料构件逐渐向整体化和大型化的结构发展成为必然趋势,复合材料整体成型技术具有诸多优点,对于扩大复合材料在航空领域的应用具有深远的意义。
1. 降低复合材料构件的制造成本由于整体化成型技术将诸多零件通过共胶接、共固化、二次胶接等方式整合成一个或几个零件,减少了结构的分段和对接从而大幅度地减少结构质量。
由于复合材料的成本最后是以单位质量进行计量,因此减轻质量一定会带来成本降低的直接效应。
航空航天先进复合材料研究现状及发展趋势航空航天先进复合材料是用于航空航天领域的高性能材料,由于其优
异的机械、物理和化学性能,在现代航空航天技术中得到了广泛应用。
这
种材料通常由纤维增强聚合物基体组成,具有高强度、低密度、高刚度、
耐热性和抗腐蚀性等特点,因此被广泛用于制造飞机、导弹、航天器等。
目前,航空航天先进复合材料的研究主要集中在以下几个方面:
1.复合材料制备技术:包括预浸料、热成型、自动化制造等多种技术,目的是提高复合材料的质量和生产效率。
2.复合材料性能研究:包括复合材料的强度、刚度、热膨胀系数、热
传导率、阻燃性等多个方面的研究,以满足不同的使用需求。
3.复合材料的形态和结构控制:包括复合材料的制备、表面处理、氧
化层控制、纤维方向控制等多个方面的研究,以控制复合材料的性能和使
用寿命。
4.复合材料的性能评估:通过实验测试和数学建模,评估复合材料的
机械、物理和化学性能,并为材料的应用提供理论依据和技术支持。
未来,航空航天先进复合材料的研究将继续在以上几个方面进行深入
探索,同时还将面临新的挑战和机遇。
例如,需要开发更高性能的复合材料,实现更低成本的生产技术,探索新的材料组合和形态,以适应不断发
展的航空航天技术的需求。
四川复合材料发展现状及未来趋势分析复合材料是一种由两个或更多种不同性质的材料组成的材料,它们通过一定的工艺方法进行加工和制造而成。
复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、绝缘性能好等优点,在许多领域中得到了广泛的应用。
本文将对四川省复合材料的发展现状及未来趋势进行分析。
一、四川复合材料发展现状1. 工业运用:四川作为中国西南地区的工业重镇,复合材料在四川省的工业中得到了广泛应用。
在航空航天、汽车制造、船舶制造、建筑和交通等领域,复合材料已成为不可或缺的材料。
例如,位于四川省成都市的中国航天科技集团下属的成都飞机工业集团采用了复合材料制造飞机零部件,提高了飞机的性能和航空器的使用寿命。
2. 科研发展:四川省的科研机构和高等院校积极开展复合材料的研究和开发,为四川省复合材料的发展提供了有力的支撑。
四川大学、西南交通大学等高校在材料科学与工程领域具有很高的研究水平和科研实力。
他们研发的新型复合材料在能源、医疗、环保等方面有着广泛的应用前景。
3. 企业发展:四川省目前有众多专业从事复合材料研发和生产的企业。
例如,成都市的材料科学与工程研究中心、四川复合材料有限公司等企业在复合材料领域具有较强的竞争力。
这些企业不仅满足了四川省的复合材料需求,还向全国乃至全球市场提供高质量的产品。
二、四川复合材料发展的未来趋势1. 技术创新:随着科技的不断进步,新型复合材料的研究发展将成为未来的重要方向。
四川省的科研机构和高等院校应加大对复合材料的研发力度,提升复合材料的设计、制备和性能测试等方面的技术水平。
通过技术创新,推动四川省复合材料产业向高端产品方向发展。
2. 行业协同:四川省应该加强与其他相关行业的合作,促进不同领域之间的协同创新。
比如,汽车制造与复合材料的结合,可以提高汽车的安全性和燃油经济性。
建筑与复合材料的结合,可以提高建筑物的抗震能力和节能效果。
通过行业协同,可以拓宽复合材料的市场应用领域,实现产业的多元化、全面化发展。
先进树脂基复合材料技术发展及应用现状一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展,先进树脂基复合材料作为一种高性能、轻质、高强度的材料,已经在航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等众多领域得到了广泛应用。
本文旨在对先进树脂基复合材料技术的发展历程进行深入剖析,并探讨其在各个领域的应用现状。
通过对国内外相关研究的综述,本文将总结先进树脂基复合材料技术的发展趋势,以及面临的挑战和机遇,以期为推动该领域的技术进步和产业发展提供参考。
在文章的结构上,本文首先将对先进树脂基复合材料的定义、分类及特点进行阐述,为后续的研究奠定理论基础。
接着,文章将回顾先进树脂基复合材料技术的发展历程,分析其在不同历史阶段的主要特点和成就。
在此基础上,文章将重点探讨先进树脂基复合材料在各个领域的应用现状,包括航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等。
文章还将关注先进树脂基复合材料技术在实际应用中面临的挑战,如成本、性能优化、环保等问题,并提出相应的解决方案。
文章将展望先进树脂基复合材料技术的发展前景,探讨其在未来可能的发展趋势和创新点。
通过对先进树脂基复合材料技术的深入研究和分析,本文旨在为相关领域的科研人员、工程师和管理者提供有益的参考和启示,推动先进树脂基复合材料技术的持续发展和创新。
二、先进树脂基复合材料技术的发展先进树脂基复合材料技术的发展经历了从简单的层压复合材料到高性能、多功能复合材料的演变。
近年来,随着科技的不断进步,该领域取得了显著的突破和进展。
树脂体系的创新:树脂作为复合材料的基体,其性能直接影响着复合材料的整体性能。
传统的树脂体系如环氧树脂、酚醛树脂等,虽然在很多领域有广泛应用,但随着性能要求的提升,新型树脂体系如聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂等逐渐崭露头角。
这些新型树脂具有更高的热稳定性、更低的介电常数和介电损耗,以及更好的机械性能,为先进树脂基复合材料的发展提供了强大的支撑。
增强材料的多样化:增强材料是复合材料中的关键组成部分,其种类和性能直接影响着复合材料的力学性能和功能特性。
铝基复合材料的制造方法、研究现状及发展李杨20090560材料科学与工程学院090201摘要:本文介绍了铝基复合材料的设计与制备、应用,重点讲述了国内外的研究现状和发展趋势。
关键词:铝基复合,设计与制备,应用,研究现状及发展前言复合材料是应现代科学发展需求而涌现出具有强大生命力的材料,在金属基复合材料中表现尤为明显。
金属基复合材料有铝基、镍基、镁基、抬基、铁基复合材料等多种,其中铝基复合材料发展最快而成为主流。
本文主要对国内外铝及复合材料的研究现状进行简要评述,主要包括材料的设计与制备、界面、性能、应用等方面。
一、铝基复合材料的设计与制备1.基体材料的选择铝基复合材料的基体可以是纯铝也可以是铝合金,其中采用铝合金居多。
工业上常采用的铝合金基体有Al-Mg、Al-Si、Al-Cu、Al-Li和Al-Fe等。
如希望减轻构件质量并提高刚度,可以采用Al-Li合金做基体;用高温的零部件则采用Al-Fe合金做基体;经过处理后的Al-Cu合金强度高、且有非常好的塑性、韧性和抗蚀性、易焊接、易加工,可考虑作这些要求高的基体;增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中都难以避免,为了有效降低复合材料的膨胀系数,使其与半导体材料或陶瓷基片保持低匹配常采用Al-Si为基体和采用不同粒径的颗粒制备高体积分数的复合材料。
基体的强度并不是它的强度越高复合材料的性能就越好。
如纤维增强铝基复合材料中,用纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体,就比用高强度铝合金做基体要好的多,用高强度铝合金作基体组成的碳纤维的性能反而低。
因此,只有当基体金属与增强体合理搭配时,才能充分发挥基体材料和增强相的性能优势。
2.增强材料的选择增强材料主要有纤维、晶须以及颗粒。
为了提高基体金属的性能,增强材料的本身需要具备特殊的性能,如高强度、高弹性模量、低密度、高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性、增强体与基体金属有良好的润湿性等。
B、Al2O3、Si、和C纤维等是最早的纤维材料,该材料的性能优异,但高昂的成本限制了它们的广泛发展及应用。
材料成型技术的现状及发展趋势浅析摘要:随着我国社会的进步与综合国力的提升,工业发展十分迅速,材料成型技术是高新技术工业一种先进技术,应用的领域十分广泛,有助于促进我国经济的不断发展。
本文结合这一话题对材料成型技术的现状进行分析,从而对其发展趋势进行阐述。
关键词:材料成型技术;现状;发展趋势现阶段,我国处于经济高速发展时期,各领域都取得较快的发展,对于材料需求也日益增多。
当前材料成型技术逐渐成熟,充分发挥材料的特点,能够决定材料的产品质量、属性、用途,常用的材料成型技术有焊接、铸造等,在许多领域中发挥重要的作用,有助于推动我国工业的向前发展。
一、我国材料成型技术发展现状(一)铸造技术此技术主要应用在金属材料中,其主要通过熔炼金属,使其成为液体,再将其注入到铸型中,等待其凝固后,进行清理工作,完毕后得出其尺寸、形状,然后确定其性能,得到铸件材料的成型工艺。
目前铸造有许多种方式,并从中分为许多种类,例如,根据铸型分类,分为砂型铸造、金属型铸造;根据金属液的浇注工艺分为重心铸造、压力铸造。
当前铸造技术应用最为广泛,也是常用的一种工艺。
随着时代的发展,铸造技术已日趋成熟,成为当前先进快速成型技术,其在操作时,主要通过CAD模型直接驱动,然后加热喷头需要用计算机控制,再进行平面运动与高度方向运动,在此过程中,需根据截面轮廓信息进行,再利用供丝机将丝材送到喷头处,通过加热后融化涂在工作台上,从点到面的精确,由面到体积的堆积成零件。
当前市面的成型方法种类有许多,常见的有立体平版印刷方式、逐层轮廓成型法等。
我国铸造成型工艺技术当前在处于完善阶段,与发达国家的技术还相差甚远。
不仅铸件质量不合格,而且工艺水平不精,还存在余量过剩的现象。
在大型铸件中,偏析、径粒过大的情况时常发生,导致铸件存在大量裂纹,而且浇注系统设计也不够完善,其中有卷气、夹杂的情况,铸造出来的产品合格率不高,并且还未将原材料、能源等充分利用,最终还容易出现环保等问题。
复合材料发展现状分析复合材料指将多种材料通过特殊工艺和制造方法复合而成的新型材料。
本文首先对复合材料进行概述,然后对树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料的发展现状进行分析,并对其发展趋势展开讨论。
标签:复合材料;发展现状;发展趋势;陶瓷基引言:《国家“十二五”科学和技术发展规划》为我国科技发展提出明确目标:到2020年,自主创新能力要得到显著提高,用科技促进经济社会发展和保障国家安全,取得能够对世界产生影响的科学技术成果。
特别是在信息、生物、材料和航天等领域达到世界先进水平。
复合材料作为新型材料中的重要部分,在我国的发展现状及发展趋势有待研究。
1 复合材料概述复合材料是由两种及两种以上性质不同的物质复合而成的多相固体材料。
材料主要分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。
其中密度最大的是金属材料,化学性质稳定,脆性最大的是无机非金属材料,高分子材料易老化不耐高温。
随着我国科技水平的快速提高,对材料提出了“高强度、高模量、耐高温、低密度”的要求,普通材料的性能已满足不了科技时代的要求,因此由多种材料复合而成的高性能复合材料被迅速推广。
复合材料按照基体材料种类被分为树脂基复合材料、金属基复合材料及陶瓷基复合材料;按照增强形态被分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料及层状增强复合材料;按照增强形态复合而成的复合材料具有高强度、高模量、耐高温及断裂安全系数高等特性。
2 复合材料发展现状分析2.1树脂基复合材料发展2.1.1发展现状树脂基复合材料除了高强度、高模量的特点,还具有非常高的可设计性,问世至今已经成为一项重要的技术产业。
树脂基复合材料主要应用于武器装备制造业,对武器装备的轻量化、微型化和提高武器性能起到重要作用。
由于树脂基复合材料密度较低,也在航空航天工业领域被广泛应用,能够降低飞机近30%自重。
据统计,树脂基复合材料制品共有40000多种,截止2017年,全世界树脂基复合材料产量近千万吨。
毕业论文(设计)题目学院学院专业学生姓名学号年级级指导教师教务处制表二〇一五年十二月一日材料成型毕业论文选题(1116个)一、论文说明本写作团队致力于毕业论文写作与辅导服务,精通前沿理论研究、仿真编程、数据图表制作,专业本科论文300起,具体可以联系二、论文参考题目材料成型与控制专业《材料成形原理》课程教学探讨简析材料成型与控制工程的模具制造技术浅谈高校转型背景下材料成型专业毕业设计的改革研究材料成型及控制工程专业实践教学建设与改革探索试述新型金属材料成型加工技术以专业认证为导向的材料成型及控制工程专业课程设置具有交通特色的材料成型及控制工程专业课程体系探索与构建复合材料成型工艺方法的探讨高分子材料成型加工技术及应用浅析高分子材料成型加工技术提高材料成型专业本科生CAE技术应用能力的措施基于DSP的冲压材料成型控制规律的研究先进复合材料成型工艺过程中的质量控制高分子材料成型及其控制浅谈新型金属材料成型加工技术对高分子材料成型加工技术关键点的分析浅谈材料成型与控制技术的发展历程《材料成型力学》课程的软件建设的几点体会试论材料成型及控制与自动化技术浅析树脂基复合材料成型工艺《材料成型力学》课程的硬件改革与实践试析高分子材料成型加工技术材料成型及控制工程专业英语教学方法探讨浅谈材料成型及焊接的控制工艺谈材料成型及焊接的控制工艺校企合作培养材料成型及控制工程专业人才的思考*材料成型及控制工程专业的改革与实践探索材料成型原理课程教学改革与探索材料成型技术的现状及发展趋势关于材料成型及控制与自动化技术的研究初探关于《材料成型及控制工程》应用型本科人才培养方案修订工作的研究以工作为向导构建材料成型及控制工程课程体系建设新形势下材料成型与控制专业本科生毕业设计新模式研究EP/CF复合材料成型工艺分析浅析材料成型与控制技术专业人才的培养材料成型及控制工程专业本科人才培养方案问卷调查与分析高分子材料成型加工技术研究浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果浅析高分子材料成型加工技术及其发展材料成型与控制工程模具制造技术分析复合材料成型工艺方法及优缺点分析对材料成型技术的现状及发展趋势的探讨材料成型与控制专业校外实习基地建设探索有关高分子材料成型加工技术研究对高分子材料成型加工技术关键点的分析《材料成型技术》课程改革探索材料成型及控制工程专业实践教学研究与探索材料成型及控制工程专业英语教学的思考“材料成型设备及自动化”课程教学方法探析浅析高分子材料成型加工技术关于高分子材料成型加工技术的探讨关于材料成型及控制工程专业建设的思考材料成型及控制工程专业卓越工程师培养的创新与实践高分子材料成型加工实验面向学生实践和创新能力培养的改革与探索关于材料成型原理的教学初探高分子材料成型加工技术的进展探析基于CDIO构建材料成型及控制工程专业模具方向课程群树脂基复合材料成型工艺发展进程研究浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果高分子材料成型加工课程教学改革探索“焊接”与“材料成型”专业人才培养目标的差异性探究材料成型与控制工程模具制造技术分析浅谈材料成型及控制工程专业实践教学材料成型及控制工程专业应用创新型人才培养模式研究高分子材料成型加工技术的相关探究加强高分子材料成型加工课程实践性教学的探讨问题探究式教学法在材料成型工艺基础课中的应用材料成型专业课程实训实践体系构建与应用材料成型及控制工程专业教学探讨地方高校材料成型专业应用型人才的培养模式探讨材料成型CAD/CAE/CAM综合性实验教学方法初探析高分子材料成型加工技术材料成型及控制工程专业的改革与实践探索材料成型技术基础实验教学改革初探材料成型与控制工程专业英语教学改革探索基于实践的应用型本科院校“高分子材料成型加工实验”教学模式的探索研究高分子材料成型加工实验教学的改革与探索浅析高分子材料成型加工技术谈材料成型及焊接的控制工艺网络资源平台在材料成型及控制工程专业教学中的应用材料成型及控制工程培养方案修订的思考材料成型及控制工程专业卓越工程师培养的创新与实践材料成型及控制工程专业“基础+专业”双重特色教育的探索材料成型及控制工程专业英语教学实践与思考依托科研优势开展材料成型及控制工程专业特色化教育《复合材料成型工艺》课程教学改革探索与实践材料成型与控制工程模具制造技术分析初探构建新升本科院校材料成型与控制专业(模具方向)应用型人才培养模式基于应用型人才培养的材料成型专业实践教学模式分析高分子材料成型加工技术的进展分析对材料成型及控制工程专业实践教学的思考浅谈我校材料成型及控制工程专业课程体系改革材料成型及控制工程专业相关问题探讨与实践材料成型及控制工程专业实验课教学的探讨探析高分子材料成型及其控制技术高分子材料成型加工技术初探材料成型与控制工程专业毕业设计模式研究新形势下材料成型专业应用型人才培养探讨高分子材料成型加工技术的探索关于高分子材料成型技术的探讨地方本科院校材料成型及控制工程专业培养方向多元化的探索和实践材料成型原理课程教学改革的探索聚乳酸材料成型方法探析对材料成型及控制工程专业实践教学的思考与探索《材料成型力学》课教学手段改革初探浅谈高分子材料成型加工技术材料成型及控制工程应用型人才培养的探讨材料成型及控制工程专业实践教学的研究基于创业教育的材料成型与控制工程专业选修课程模块化设想关于高分子材料成型加工技术的探讨浅谈激光相变技术在材料成型中的应用基于卓越计划目标下的材料成型及控制工程专业认识实习改革高分子材料成型加工技术研究在材料成型及控制工程专业实施模块化培养的必要性材料成型及控制工程专业基础课程体系和实践实训的融合x浅谈地方高校材料成型与控制专业特色建设浅谈基于金属热处理的材料成型技术发展卓越计划背景下材料成型专业人才数字化技术培养体系的研究与实践“金属材料成型加工工艺”课程教学浅析材料成型工艺课程教学改革初探材料成型及控制工程专业特色及核心课程体系研究应用型本科院校在校企合作中材料成型专业的人才培养材料成型及控制工程专业仿真实习系统面向新能源发展的材料成型及控制工程专业课程体系优化方向地方院校建设材料成型及控制工程专业的探讨材料成型及控制工程专业课程群建设研究民办高校材料成型及控制工程专业教学的几点思考提高“材料成型”专业本科毕业设计质量的管理模式探讨基于应用型人才培养的材料成型专业实践教学模式探索材料成型与控制工程专业教学改革研究①基于校企合作材料成型专业应用型人才培养模式研究对高分子材料成型技术的思考新型金属材料成型加工技术研究《材料成型与控制》课程教学改革的探讨新型复合材料成型设备的现状分析地方高校材料成型及控制工程专业毕业设计环节创新与实践对材料成型及控制工程专业综合实训的思考材料成型及控制工程专业校外实习模式研究“材料成型技术基础”案例教学的设计与实践材料成型及控制工程专业动态实践教学的探索材料成型及控制工程专业特色培育的研究与实践浅谈高分子材料成型加工技术提高材料成型及控制工程专业毕业设计质量的研究快速原型技术在复合材料成型方面的应用浅谈高校材料成型及控制工程专业的教学建设探讨宽口径材料成型及控制工程的发展“材料成型工艺基础”课程教学改革研究与实践讨论式教学法在材料成型及控制工程专业教学中的应用一般普通高校材料成型与控制工程专业培养模式探索材料成型与控制工程专业建设探索谈材料成型及控制工程专业学生的创新能力计算机技术在材料成型专业教学中的应用材料成型与控制技术专业人才需求分析及培养模式研究材料成型与控制工程专业实践教学思考地方高校材料成型及控制工程专业培养方案探讨材料成型专业综合实践训练的实施与监控校企合作制定高职材料成型专业职业岗位标准的探索与实践大众教育下材料成型专业生产实习模式的探讨材料成型及控制工程专业应用型本科人才培养方案的构建与探索金属材料成型专业生产实习教学改革的探索材料成型及控制工程专业本科毕业设计(论文)指导的思考高职材料成型专业实训基地建设模式的思考与实践材料成型及控制工程专业建设探讨材料成型及控制工程专业实践教学的改革探索材料成型及控制工程专业本科毕业设计创新与实践材料成型及控制工程专业英语课程教学方法的思考与探究应用型高校“材料成型及控制工程”专业实验教学的改革与实践 CDIO指导下材料成型及控制工程专业人才培养模式研究浅析高分子材料成型材料成型与控制工程专业本科毕业设计研究谈材料成型及控制工程专业的人才培养材料成型专业应用型人才的培养目标及实现途径地方高校材料成型及控制工程专业实践教学体系研究关于强化材料成型及控制工程专业生产实习教学的探讨关于材料成型及控制工程专业英语课程教学改革的思考材料成型专业生产实习教学改革的探索与实践材料成型与控制工程专业精品课的建设材料成型及控制工程专业课程体系的改革《材料成型工艺基础》多媒体立体化教学模式的构建与实践《材料成型原理》课程建设与改革浅析高分子材料成型加工技术材料成型专业学生进行“双创”教育模式试点与研究关于“材料成型”专业建设的思考材料成型及控制工程专业教学内容与课程体系的改革与实践碳纤维复合材料的成型工艺浅析《金属材料及成型工艺》课程标准制订中间相沥青纤维基自粘结炭材料的成型与微观形貌研究地方本科院校《工程材料及成型技术基础》课程教学研究从微观设计角度谈材料、成型及形态的互动探析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施耐火材料机械成型的几点经验探析金属材料焊接成型中的主要缺陷及控制措施材料焊接成型方法的选择原则与依据ZrO2精细陶瓷材料湿法成型工艺概述航空工业复合材料制件成型工艺进展半刚性基层材料振动成型设计方法复合材料整体成型关键技术现状分析研究玻纤增强材料注塑成型工艺特点研究华南理工大学:产学研合作推动高分子材料新型成型装备产业化pc材料特性及成型工艺浅析PC材料特性及成型工艺PC材料特性及成型工艺高强混凝土的原材料选择与成型养护工艺新型摩擦材料的低温成型工艺研究塑木复合材料的挤出成型加工工艺研究防火门门芯材料填充一体成型工艺解决方案冲压成型材料综述复合材料结构件固化成型工艺参数控制复合材料LCM整体成型工艺发展及应用复合材料长桁共固化成型工艺研究复合材料叶片RTM成型缺陷研究高分子材料加工(塑料成型工艺方向)专业教学改革的探讨舞美制作材料与舞台道具成型Nd-Fe-B永磁材料的粉末注射成型技术材料机械性能在挤压成型中的作用探析材料机械性能在挤压成型中的作用探析三维立体打印成型技术及其材料研究攻克Z8CND17-04材料中间部位变形的卧锻成型材料参数对汽车发动机隔热板冲压成型性能影响Z值对凝胶注模成型SiC—Sialon材料烧结性能的影响成型压力对Al2O3基复合材料中铁纤维氧化程度的影响压力成型制备SiC—Sialon复相材料材料成型与控制专业《材料成形原理》课程教学探讨简析材料成型与控制工程的模具制造技术浅谈高校转型背景下材料成型专业毕业设计的改革研究材料成型及控制工程专业实践教学建设与改革探索试述新型金属材料成型加工技术以专业认证为导向的材料成型及控制工程专业课程设置具有交通特色的材料成型及控制工程专业课程体系探索与构建复合材料成型工艺方法的探讨高分子材料成型加工技术及应用浅析高分子材料成型加工技术提高材料成型专业本科生CAE技术应用能力的措施基于DSP的冲压材料成型控制规律的研究先进复合材料成型工艺过程中的质量控制高分子材料成型及其控制浅谈新型金属材料成型加工技术对高分子材料成型加工技术关键点的分析浅谈材料成型与控制技术的发展历程《材料成型力学》课程的软件建设的几点体会试论材料成型及控制与自动化技术浅谈高分子材料成型及其控制技术浅析树脂基复合材料成型工艺《材料成型力学》课程的硬件改革与实践试析高分子材料成型加工技术材料成型及控制工程专业英语教学方法探讨浅谈材料成型及焊接的控制工艺谈材料成型及焊接的控制工艺校企合作培养材料成型及控制工程专业人才的思考*材料成型及控制工程专业的改革与实践探索材料成型原理课程教学改革与探索材料成型技术的现状及发展趋势关于材料成型及控制与自动化技术的研究初探关于《材料成型及控制工程》应用型本科人才培养方案修订工作的研究以工作为向导构建材料成型及控制工程课程体系建设新形势下材料成型与控制专业本科生毕业设计新模式研究EP/CF复合材料成型工艺分析浅析材料成型与控制技术专业人才的培养材料成型及控制工程专业本科人才培养方案问卷调查与分析高分子材料成型加工技术研究浅谈如何提高复合材料成型工艺实验的教学效果浅析高分子材料成型加工技术及其发展。
材料成型技术研究应用现状及发展趋势一、材料成型技术的研究现状材料成型技术是指将原材料通过特定工艺处理,形成所需形状和性能的成型过程。
以下是几种常见的材料成型技术:1.1铸造技术铸造技术是一种通过将熔融金属倒入模具中,等其冷却凝固后形成产品的工艺方法。
这种技术可以制造出形状复杂、尺寸较大的零件,因此在机械、航空航天、汽车等领域得到广泛应用。
1.2锻压技术锻压技术是通过施加外力,使金属坯料变形,从而达到所需形状和性能的工艺方法。
这种技术可以制造出高强度、高韧性的零件,因此在航空航天、兵器等领域得到广泛应用。
1.3焊接技术焊接技术是通过高温或高压将两个或多个金属连接在一起,形成整体的工艺方法。
这种技术可以制造出大型或精细的金属结构,因此在桥梁、建筑、船舶等领域得到广泛应用。
1.4注塑技术注塑技术是一种通过将熔融塑料注入模具中,等其冷却凝固后形成产品的工艺方法。
这种技术可以制造出形状复杂、尺寸精细的零件,因此在电子电器、医疗器械等领域得到广泛应用。
二、材料成型技术的应用现状材料成型技术在各个领域得到广泛应用,以下是几个典型的应用领域:2.1汽车制造汽车制造是材料成型技术的典型应用领域之一。
汽车制造过程中涉及到大量金属材料成型,如铸造、锻压、焊接等。
这些工艺方法被广泛应用于发动机、变速器、车桥等关键部件的生产。
同时,注塑技术也被用于制造汽车零部件,如塑料保险杠、内饰等。
2.2航空航天航空航天领域对材料性能要求极高,因此材料成型技术在此领域得到广泛应用。
例如,铸造技术被用于制造航空发动机的高温合金涡轮叶片;锻压技术被用于制造飞机起落架和机翼结构;焊接技术被用于制造大型金属结构,如机舱外壳等;注塑技术则被用于制造精密的塑料零部件,如航空航天领域的电子部件等。
2.3电子电器电子电器领域对材料成型技术的需求也日益增加。
例如,注塑技术被广泛应用于制造电子电器产品的外壳和内部结构件;同时,锻压技术和焊接技术也被用于制造电子电器产品中的金属部件,如连接器、插座等。
复合材料整体成型关键技术现状分析研究摘要:复合材料具有减轻结构重量,适合整体成型,提升结构安全性,降低生产成本等诸多优势,目前复合材料已经成为航空工业的研究热点,未来航空市场的竞争,很大一部分也是先进复合材料应用的竞争,目前在这块市场上,我国的基础实力较为薄弱,而发达国家对于先进的复合材料技术对我国高度保密,因此充分利用专利信息,研究复合材料整体成型技术的发展现状具有非常重要的意义。
本文从专利的角度对航空复合材料整体成型技术的应用进行了分析,并从几个关键技术点上进行重点专利分析,以期能给复合材料的研发应用提供指导。
关键词:复合材料自动铺放液态成型热压罐真空袋挤压成型中图分类号:tb33 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2011)12(a)-0000-00复合材料整体成型技术正广泛的应用在航空航天及其他技术领域,由于复合材料的整体成型具有降低制造成本,减轻结构重量,提升航天器的经济环保性等诸多优点。
飞机上的复合材料使用量已经成为衡量其先进性的重要标准[1]。
飞机设计领域向来有为减轻每1g重量而奋斗的原则,因此发展复合材料成型技术的符合民机技术发展的趋势,也反映了目前低碳节能,绿色环保的飞机设计理念的要求。
目前如空客公司的a350,波音公司的b787的复合材料的用量已经达到了50%。
当前各国都将先进复合材料制造技术作为研发重点,而从“产品未动,专利先行”的角度出发,大量复合材料技术都可以在专利文献中找到,因此积极利用专利信息开展现状分析,挖掘具有借鉴价值的专利具有十分积极的意义。
1复材整体成型技术发展概况现代先进复合材料起源于20世纪60年代,70年代复合材料开始应用在飞机结构上,复合材料的加入对飞机结构轻质化、模块化起着中重要的作用。
近年来先进复合材料在现代飞机上的用量不断扩大,已经成为铝,钢、钛之外的第四大航空结构材料[2]。
复合材料整体成型技术经过了几个阶段的发展,已经逐渐从次承力件过度到主承力件,波音空客两大民机巨头在民机市场竞争日趋激烈,在复合材料方面也不断抢占技术制高点,推出的机型中无一不把提高复合材料用量作为经济性,先进性的象征性指标。
从专利领域来看,近几年两大航空企业的复合材料相关专利的申请量也在不断剧增,波音公司凭借其一直以来在复合材料应用领域的雄厚基础,申请了大量极具技术价值的基础专利,同时针对这些基础专利不断进行改进形成新的专利申请。
空客公司作为后起竞争者凭借欧洲航空工业在复材领域的雄厚基础,不断进行大胆创新,在该领域申请的大量的专利也大有后来居上的态势。
可见现代民机企业都在不遗余力的提升复合材料的研发力度。
当前复合材料的成型技术主要包括真空袋-热压罐成型技术,自动铺放技术(afp/atl),液态成型技术(lcm、rtm/rfi),及拉挤成型技术(pultrusion)、层合板成型技术等。
分类号分类解释b32 层状产品(夹层复合材料如arall glare,及其他金属复合材料等)b29 b29b 成型材料的准备或预处理;制作颗粒或预型件;塑料或包含塑料的废料的其他成分的回收b29c 塑料的成型或连接;塑性状态物质的一般成型;已成型产品的后处理,如修整b29k 与小类b29b、b29c或b29d联合使用的、涉及成型材料或涉及用于增强材料、填料或预型件。
b64 b64飞行器;航空;宇宙航行g01n 借助于测定材料的化学或物理性质来测试分析材料表格1 主要ipc号及相关分类解释本文所分析的专利均以德温特数据库作为检索源,关键词取复合材料+树脂+预浸料+层压板+纤维,并在德文特改写的实用性字段设置为飞机,加上专利所在的ipc分类号,分类号如表格1所示,年代从1960年开始,共检索出专利11160篇,去除同族专利之后还剩下3656篇。
所有的专利分析将是针对这3656条专利进行。
2 专利申请态势分析对所检索到的专利文献进行国别统计如下:图1 国家分布表格从图1可以看出美国拥有的专利文献数量最多,其次为日本和欧洲。
可见美,日,欧三个地区是复合材料技术的主要产出地,研发较为活跃。
虽然我国近年来也已经开展了航空复合材料的技术研究开发,申请了一些专利,但是相比世界发达国家,无论是专利的申请数量,还是专利的技术价值上仍然有较大的差距。
为了对专利的申请人进行分析,对专利申请人进行统计作表如下:申请人申请件数百分比boei 333 25.02%tora 290 21.79%eads 275 20.66%seki 90 6.76%mitr 83 6.24%gene 76 5.71%mito 53 3.98%yoko 47 3.53%fujh 45 3.38%kawj 39 2.93%表格2 申请人表格从表2分析,目前波音,欧洲宇航集团(波音的母公司),以及日本的东丽公司均在复合材料的应用研发及技术投入上有较大的力度,其中东丽公司是目前民机碳纤维的主要制造商,从其他的公司来看三菱人造丝,通用公司,富士重工等也有大量的专利申请,这与这几家企业也与民机制造企业积极合作态势是吻合,从前10位申请人的专利同族类型以及之前国别来看,目前复合材料的竞争还是存在于美日欧之间。
我国企业在复合材料的生产制造方面还刚刚起步,和国外先进企业还差距较大,因此当前通过专利技术积极研究现先进复合材料成型技术,对成熟技术进行引进吸收再创新,不断提升我国的复合材料技术水平起点至关重要。
3 关键技术现状及典型专利分析3.1 自动铺放技术(afp/atl)自动铺放技术是工业发达国家近30年来发展和广泛应用的自动化制造技术,包括自动铺带技术和自动铺丝技术.这两项技术的共同优点是采用预浸料,并能实现自动化和数字化制造,高效高速.自动铺放技术特别适用于大型复合材料结构件制造,在各类飞行器,尤其是大型飞机的结构制造中所占比重越来越大。
通过德温特数据库,共检索到自动铺放技术专利345条,经过筛选排查,选出与自动铺放技术相关专利94条,经分析可知,波音、空客、丰田、阿莱尼亚(alliant)公司以及cincinnatic公司均有较多的专利申请。
其中主要涉及到铺放设备、成型工艺、铺放头结构、铺带数字化控制等方面专利,从中可以看到boeing公司涉及到的复合材料成型工艺方面的专利较多,而alliant,cincinnatic主要涉及铺放装置的设备专利、。
如波音公司的圆周形状机身的成形方法(us7503368),其引证其他专利的次数达到了138次,笔者从中判断,该专利是一种集成度较高的再创新技术。
同时波音公司还在铺带头的热固化装置(us20080157437),铺丝头光电带料缺陷检测(us6799619)。
以及带有压实铺丝表面的装置(us6390169),申请了相应专利。
同时其在复合材料成型的无损探测方面申请了专利(us7576850、us7039485),以及自动铺带机的数字化控制方法(us7643970)也有相关专利。
相比其他厂商,波音公司的专利涵盖了自动铺放技术的硬件实现和软件控制两方面,已经具备了完备的专利体系。
从专利的申请时间上来看,波音公司早铺放技术在1978年就开始申请,并在2000年后大有不断增强此方面专利储备的趋势,其中一批的专利申请已经通过国际申请进入中国。
这与我国大飞机项目的启动密切相关,由于当前我国的铺放技术设备缺乏,一些可以铺设复杂曲面的精密铺丝设备国外对我国实施限制进口,大部分复杂的铺放制品仍然是采用手工铺放的方式,铺放效率低,这极大的制约了今后我国航空工业的发展,因此我国此方面在引进先进的铺放设备的同时,应加大自主研发的力度,重点利用已有的专利技术开展攻关,选择一些重点突破点发展自主产权的自动铺放技术。
3.2 液态成型技术(lcm)液态成型技术包括了树脂转移模塑(rtm),及由rtm发展出来的真空辅助成型(vartm),树脂模溶渗成型(rfi)等[3]。
通过专利申请分析,可知道在rtm/rfi技术领域,实力最强依然是以波音,欧洲宇航集团,同时日本的东丽公司,美国的格鲁门公司均有在此领域研发活跃。
当前空客公司的a380的襟翼,副翼均采用rtm工艺制造,机身后段后承压框即是采用rfi技术成形。
空客公司在成型模具(cn101970215),波音公司在树脂融渗工具(us7413695)均申请了相关专利,同时波音公司还将rtm工艺生产应用于泡沫夹心结构[4]的生产(us5567499a)中。
经过检索分析,boeing的一件有关rfi工艺的专利(us4622091a)的申请日为1986年,其引证次数达到了117篇,从引证数和申请时间,可推断该专利为rfi方面的基础专利,目前该专利已经失效,可以直接使用。
3.3 真空袋-热压罐成型技术真空袋-热压罐成型法是目前国内外广泛采用的工艺方法之一,主要用于大尺寸、外形较复杂的航空、航天热塑性复合材料构建的制造,如蒙皮件、肋、框、各种壁板件、地板及整流罩。
热压罐成型的专利主要集中在共胶结、共固化技术的专利(us7575194)等。
整体板加筋条成型(us7074474),机体结构(us6776371),形位控制(us7644491)等。
国外在该领域已经进行了大量的专利布局,我国应在应用该项技术时重点进行风险的防范,并在引进技术的同时,积极探索工艺的突破点,一旦形成新的成果即马上申请专利。
3.4 拉挤成型自上世纪8 0 年代中期始,拉挤工艺制造连续纤维增强热塑性塑料复合材料逐渐展现出其优点。
这是因为采用热塑性复合材料可避免热固性复合材料固有的环境友好性差、加工周期长和难以回收等不足,并且可具有更好的综合性能,如:较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力、损伤容限高、可补塑、可焊接、生物相容性好、可回收、成型时无需固化反应、成型速度快及可以重复利用等特点。
在拉挤成型中,拉挤成型的专利共检索出31篇,其中空客公司以及日本的jamo公司占有较大的比例,尤其是日本jamo公司在此领域申请了大量的专利,如将纤维热塑性材料固化成一定弧度的结构件的工艺(us7419372),以及截面型材的热塑性成型技术(us6601627)。
jamo公司研发的apd(advanced putrudsiong) 已经直接为空客a380制造地板梁。
值得一提的是在所有专利的分析中发现一件于1989年由tolyer 教授申请的一件拉挤成型专利(us5091036),该专利提出了一种t 形截面的拉挤成型技术,引证次数达到15次,可见在数量不多的拉挤成型专利中具有非常重要的作用,目前该专利已经失效,可以无偿使用。
我国在拉挤成型中还未见有专利申请,鉴于目前该领域的专利申请量并不大,可以考虑加大研发力度,在研究现有专利基础上,针对工艺流程进行改进形成专利。
3.5层压板成型技术层压板是指两种不同种类的材料,通过压力层叠在一起的结构,层压板的发展起源于二次世界大战末期,由于缺乏金属切割加工设备,通过胶结的方式连接不同材料的层压板满足了当时飞机的修复需求,该材料最先应用c-17运输机的舱门以及fokker公司的f-27飞机上,近年来一种新型的混合层压板glare(铝箔-玻璃纤维层板)也渐渐走入人们的视野,glare由铝箔和单向性玻璃纤维层交叠,通过浸渍环氧粘合剂叠接而成,具有出色的抗裂纹、抗腐蚀和防火能力从而消除了许多铆钉孔及由此引发的应力集中,glare已经应用于a380的机身上壁板中,glare除了应用机身壁板外,还有报道将替代尾翼前缘,从而改善抗鸟撞性能(de102005060958a)。