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复合材料与金属的相互结合使用

来源:化工仪器网2022/7/26 21:01:35162
导读:

这两种材料在陆路、海洋以及飞行器上的竞争非常激烈,特别是后者,该领域受减重和燃油效率的推动大。一段时间以来,复合材料渐渐渗入航空金属的领地,起初的规模较小,现在已经达到这样的程度:型飞机的50%是塑料做的。它们的首要优点在于其减重能力,但是它们的其他特点,比如抗腐蚀和抗疲劳性能也同样吸引人。 

但是,金属也进行了还击。以庞巴迪公司的案例为例,该公司的C系列客机进行了大胆的尝试,削弱了波音和空客双头垄断飞机制造的统治地位,他们采用了一种*的节油设计。庞巴迪决定设计一种全复合材料机翼,他们起初也为其机身设计考虑采用碳纤维复合材料,就像波音与空客公司一样,他们分别在其新一代B787梦幻客机和A350XWB客机上开发了与增强塑料机架一致的复合材料机身。这家加拿大飞机制造商对机翼制造所做的决定相对简单,因为他们通过灌注成型大型部件,还包括完成纵梁和加强筋,减轻了重量,因为单一的实体比较坚固。 

然而,采用碳纤维增强复合材料机身的理由就不那么明确了,该公司为直到飞机尾部的所有部件都选用了铝锂合金,这种金属组合减轻的重量与碳纤维相当。机身上用于零部件组装的空间变小,对于高频短程飞机,潜在的运营商们对于其处于较低位置的碳纤维机身部分的维护问题表示担忧,这种飞机很可能要比这两大垄断的长途宽体飞机承受更多来自地面车辆的损害(这是因为会在地面装载时发生货物车辆等的撞击)。 

新型金属,例如用于C系列飞机机身的肯联铝业(Constellium)旗下的Airware铝-锂合金是碳纤维复合材料的一个强大的竞争对手。Airware也被空客用于A350的翼肋、座椅导轨,以及其他零部件上,A350的结构中约有16吨金属材料。肯联铝业的航空和运输业务总裁Christophe Villemin指出,Airware能够很好地适应现有的金属制造技术、供应链和装配方法,使之拥有高生产率。它比传统铝材轻5%,同时又具有的防腐蚀能力和机械性能。尽管合金中有锂的存在,但合金本身不是并不是反应性的,尽管锂在这方面是出了名的。此外,金属能在其航空服役期结束后回收再利用,而碳纤维复合材料只能拼尽全力来实现这一点。 

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