第28卷第6期 中国材料进展 Voll 28 Nol6 2009年6月 MATERIALS CH INA Jun12009 特约专栏 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 陈祥宝,张宝艳,邢丽英 (中航工业北京航空材料研究院,北京100095) 摘要:简要介绍了先进树脂基复合材料的特性,从应用的角度总结了先进树脂基复合材料体系、主要成型技术的发展现状 和趋势,回顾了先进树脂基复合材料在航空工业的应用历程,介绍了低温固化和电子束固化复合材料、结构殿波复合材料和 纳米复合材料的最新研究进展,最后依据国内航空装备发展的需求,讨论分析了国内先进树脂基复合材料的发展重点 关键词:树脂基复合材料;航空应用;发展现状 中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1674-3962(2009)06-0002-011 app lication and developm ent of advanced Polmer m atr ix Cam posites (Beijing hnst itu te ofAeranaut icalMateria b Be ijing 10009 ching ChEN X angbag ZHANG Baoyan XING L Abs tract The characters of advanced polmer m atr x cam posite were briefly i troduced From the app licat ion pont of view a summ ary of such m aterials as well as the current siuatn and iure development of he ir ma prmanu facturing processes were gien The applicatin history of advanced polymer matrx com posites in av iat in ndustry was reviewed and the latest research results of the bw tem perature cur ng cam pos ites E2bean technology curng com posites m c2 wave absorb ng struc u re cam pos ites and nand2camposites we re reported F nall the developm ent emphasis of advanced polymer m atrix campos ites was analyzed and d scussed based on the requ irem en ts of dam estr aircraft deve bement Key words: polymerm atrx com pos ite aeronaut app Icatian deve bement h story 前言 2500 先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、2000 qp=60% 高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成 具有明显优于原组分性能的一类新型材料2。目前广 CFRP-Ql 泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维 CFRP-UD 增强环氧、双马和聚酰亚胺复合材料。先进树脂基复合 (=60%CFRP-QI =60% 材料具有高比强度和比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计 =60% 性强、便于大面积整体成型以及具有特殊电磁性能等特 9= ouse content of liber 点,已经成为继铝合金、钛合金和钢之后的最重要航空 结构材料之一4。先进树脂基复合材料在飞机上的应 用,可以实现13‰。~30‰减重效益,这是使用其它材 by carbon fiber 料所不能实现的。因此先进树脂基复合材料的用量已 125 经成为航空结构先进性的重要标志5。图1为先进树 Specific Modulus/GPa.m'k 脂基复合材料和铝合金、钛合金等轻质金属材料的比强图1先进树脂基复合材料和轻质金属材料的比强度和比模量 度和比模量。 Fel 1 Specifr strength and m adu ls of polymer matrix cam posites and a lmnum alloy titan um alby 收稿日期:200906-03 先进树脂基复合材料在性能、设计、制造方面有别 通信作者:陈祥宝,男,1956年生,博士,教授,博士生导师于传统材料的基本特点,主要体现在复合效应、性能的第 28卷 第 6期 2009年 6月 中国材料进展 MATER IALS CH INA Vol128 No16 Jun12009 特约专栏 收稿日期: 2009- 06 - 03 通信作者: 陈祥宝, 男, 19 56年生, 博士, 教授, 博士生导师 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状 陈祥宝, 张宝艳, 邢丽英 (中航工业北京航空材料研究院, 北京 100095) 摘 要: 简要介绍了先进树脂基复合材料的特性, 从应用的角度总结了先进树脂基复合材料体系、主要成型技术的发展现状 和趋势, 回顾了先进树脂基复合材料在航空工业的应用历程, 介绍了低温固化和电子束固化复合材料、结构 /吸波复合材料和 纳米复合材料的最新研究进展, 最后依据国内航空装备发展的需求, 讨论分析了国内先进树脂基复合材料的发展重点。 关键词: 树脂基复合材料; 航空应用; 发展现状 中图分类号: TB383 文献标识码: A 文章编号: 1674- 3962( 2009) 06- 0002- 011 App lica tion and Developm ent of Advanced Polym er M a tr ix Com posites CHEN X iangbao, ZHANG Baoyan, XING Liying ( Be ijing Institute ofAeronauticalMa teria ls, Be ijing 100095, Ch ina) Ab stra c:t The characters of advanced polymerm atrix composite were briefly in troduced. From the app lication point of view, a summ ary of such ma teria ls, as we ll as the current situa tion and fu ture development of the irma jormanu facturing processes, were given. The applica tion history of advanced polymermatrix composites in aviation industry was reviewed, and the latest research results of the low temperature curing composites, E2beam technology cu ring composites, m ic ro2 wave absorb ing struc tu re composites, and nano2composites we re reported. F ina lly the developmen t emphasis of advanced polymerma trix composite s was analyzed and d iscussed based on the requ iremen ts of domestic a ircraft deve lopment. Ke y words: polyme rmatrix composite; aeronau tic app lication; deve lopment h istory 1 前 言 先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、 高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成, 具有明显优于原组分性能的一类新型材料 [ 1- 2]。目前广 泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维 增强环氧、双马和聚酰亚胺复合材料。先进树脂基复合 材料具有高比强度和比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计 性强、便于大面积整体成型以及具有特殊电磁性能等特 点, 已经成为继铝合金、钛合金和钢之后的最重要航空 结构材料之一 [ 3- 4]。先进树脂基复合材料在飞机上的应 用, 可以实现 15% ~ 30% 减重效益, 这是使用其它材 料所不能实现的。因此, 先进树脂基复合材料的用量已 经成为航空结构先进性的重要标志 [ 3- 5]。图 1为先进树 脂基复合材料和铝合金、钛合金等轻质金属材料的比强 度和比模量。 图 1 先进树脂基复合材料和轻质金属材料的比强度和比模量 Fig1 1 Sp ecific strength and modu lus of polymer matrix composites and a luminum alloy, titan ium alloy 先进树脂基复合材料在性能、设计、制造方面有别 于传统材料的基本特点, 主要体现在复合效应、性能的