对中国高模量碳纤维应用中工艺性能问题的分析

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1、第32卷第3麓2011年6月航天返回与遥感SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING83对中国高模量碳纤维应用中工艺性能问题的分析夏英伟沃西源(北京空间机电研究所，北京100076)摘要文章简述了航足器结构对高模量碳纤维需求，对中国高模量碳纤维品质稳定性、工艺稳定性等内容进行了楚要评述，着熏砖中瓣高模量碳纤维工艺幢能做了分析，并跨加强审蓬高模量碳纤维瓤生产提出了建议。关键词高模量碳纤维工艺蛀能

2、’曩题分析中图分类号：V25文献标识码：A文章编号：1009-8518(2011)03-0083-05TheOperationPerformanceAnalysison

3、High-moduleCarbonFiberApplicationinChinaXiaYingweiWoXiyuan(BeijinsInstituteofSpaceMechanics＆Electricity．Beijms100076,China)AbstractThepaperintroducedtherequirementsforhi出-modulecarbonfiberinaspacecraftstructureandthefiber’8qualitystabilizationandoperationperformance．Thenthepapermai越yanalyzedth

4、eoperationperformanceofhiSh-modulecarbonfiberinChina．Finally，itpwposedtoenhancetheproductionofthecarbonfiberinthispaper．KeywordsHigh-modulecarbonfiberOperationperformanceProblemanalysisl引言瑗今先进复合材料在航天器上用量多少已成势衡量靛天器先进性的重要标志之一，碳纡维复合材料在我国航空航天领域应用获得了显著效果。碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，是多学科、多技术的集成，为了实现可持续发展和独立自主

5、发展，我国囱2003年起对离模量碳纤维的研究步伐明显加快，已经取得一定突破。目前国内jl：京化工大学、山西煤化院等单位，经多年努力奋战和技术攻关，已基本突破高模量碳纤维生产关键技术．分别建成了商模量碳纤维嫩产线，初具小批量供货能力【11。试制的碳纤维力学性能、物理性能、工艺性麓等已基本达到辩本东瑟公司M40碳纤维永平，但数据离散性较大、揽次稳定性较差，碳纤维勾树脂蒸体相容性等项目有待进一步考核，总的来看阑产高模量碳纤维已有较好研制基础。本文着重对国产高模量碳纤维工艺健麓等方葱进行分析，提出一些建议，使碳纤维菇质裸诞、生产匆应震密切结合，放瑟缩小国产高模量碳纤维与日本东丽公词生产的碳

6、纤维的差距，为我国航天器和空间光学遥感器结构先进复合材瓣圈产化秘扩大其应爆范蠢做出掰成绩。收臻鞋期：2011--02-08基金项目：国家重大科技专项工程簸灭返鼙与遥感2011年繁32卷2航天器结构对高模量碳纤维及其复合材料的需求分析航天器结梅尤其是空阔光学遥感器结构其有嘉结构别度、巍结构稳定牲、良好的空阗环境性能、轻质等特点。要求其结构材料具有高比模量、高比强度、低膨胀系数、尺寸稳定性好等特性。2．1航天器结构高刚度要求航天器在发射过程孛受到很大的加速度过载帮强烈的震动，对航天器主结掏懿雕度要求较高，与_既同时ElI于运载能力的限制。还要对航天器的结构质量进行限制，高模量碳纤维复合

7、材料是航天器结构同时满足上述要求的最佳砉

8、料之一。在轨工作状态下的航天器通常带有一些大型的次级结构，如太阳翼、夭线、空间光学遥感器结构等，要求使用高模量碳纤维复合材料以提高结构刚度，避免基频过低对航天器控制系统造成干扰，增加控制难度甚至弓

9、起失效。2．2航天器结构辍型化要求靛天器结构对剐度、强度及使用环境与舷空结构酶要求有弱显差异，为了减辍结构质襞，增秀珏衣效载荷，使结构壁厚优化到最小，航天器结构在选用材料时一般采用比刚度较大的高模繁碳纤维复合材料薄壁结构以满足刚度要求，航天器结构常用的材料性能参数见闵1，其中横坐标表示材料的拉伸模量昱。与密度P比值朗蠢：刚凌，缴坐标表示材料的拉伸

10、强度O'IT(b)与密度妒鲍僵郓魄强度。篙霎圣量E凝夫拉缓维高强度碳纤维超裹模繁簇纾缝卜n0高强度碳纤维0～⋯⋯⋯一}一。s玻璃纤维EbL0高模量碳纤维r0硼纤维ro￡玻璃纾维FE}o镀L忡匕盛裰uju山上LL山L}_山LI山L⋯。．(霆痧)，《l蕊弱弼堍)蹋I各种槠辩性能比较由圈1分析可觅，航天器结构材料应用中，常规铝合金性能较差，将逐渐被新型结构材料所代替；铍具有优异的力学性能和物理性熊，在航天器上已有应用，但其加工性能较差，成本较高，特别是环境污染，使其廨耀受蓟