新材料在飞行器上的应用研究.pdf

《新材料在飞行器上的应用研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6期2014年12月机电元件ELECTROMECHANIcALCOMp0N】盼门SV01．34No．6D∞．2014新材料在飞行器上的应用研究杨尚明1。张吉兴2。张勇强1(1．四川华丰企业集团有限公司，四川绵阳，621000；2．驻四川省长虹电子集团有限公司军代室，四川绵阳，621000)摘要：随着科学技术的不断进步和发展，新材料技术也在蓬勃发展，聚醚醚酮(PEEK)以其优异的机械性能、耐环境性能等被作为飞行器金属材料减重的首选替代材料，并已广泛应用于民航飞机、军机、无人机等飞行器。本文旨在对新材料的原理解析、优劣势分析以及工程应用特点等进行探讨。关键词：复

2、合材料；聚醚醚酮；减重；机械性能；环境性能；壳体Doi：10．3969／j．issn．1000—6133．2014．06．008中图分类号：TN784文献标识码：A文章编号：1000—6133(2014)06—0033—081引言作为21世纪三大关键技术之一，新材料是传统产业升级换代和高新技术产业发展的先导，成为航空航天工业发展中最具活力和发展潜力的新领域。伴随着“神州飞船”、“天宫一号”的飞天，以及国家正在加快研发大型飞机、支线飞机、军用飞机，同时即将开放低空领域，这些举措都为航空、航天产业发展提供了广阔的市场前景，而我国航空航天大部分材料及元器件需要均从国

3、外进口，航空航天新材料的引入和使用正处在关键时期。2复合材料的原理复合材料是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类，本文仅以聚醚醚酮(PEEK)为例探讨非金属材料基体的复合材料。收稿日期：2014—09—25聚醚醚酮树脂(PolyetherEtherKetone，简称PEEK树脂)是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物，一种新型线性半晶态芳香族热塑性工程塑料。图1聚醚醚酮分子结构聚醚醚酮

4、树脂(PEEK)是一种耐高温、高性能的热塑性特种材料。它有着良好的机械性能和耐化学品、耐磨损、耐水解等性能；它比重轻，自润滑性能好，由于具有非常好的加工性能，可以填充碳纤维、玻璃纤维、二硫化钼等进一步提高润滑性能和机械强度。3聚醚醚酮材料的优势3．1减重、提高燃油效率鉴于飞行器对重量的敏感性及其满足自身性能的必要性，在安全前提下尽可能减少自身的重量机电元件2014正变得日益紧迫。追求尽可能长的飞行里程和尽可能多的载荷量一直是飞行器研发人员奋斗的目标。聚醚醚酮(PEEK)材料的问世为实现这一目标增加了无限可能。图2聚醚醚酮(PEEK)材料与其它常用材料密度及重量

5、对比图3达到与不锈钢相同的强度可减轻的重量图3显示，达到与不锈钢强度等同时，铝合金的重量约为不锈钢材料的一半，聚醚醚酮(PEEK)的重量约为不锈钢材料的30％左右。目前，飞行器大多采用不锈钢和铝合金作为其重要结构件或重要元器件的支撑件。如果这些材料能够被聚醚醚酮替代，将有效减轻飞行器自身重量，提高燃油效率。3．2优异的机械性能作为金属材料极佳的替代者，聚醚醚酮(PEEK)具有最接近铝合金材料的机械性能。图4聚醚醚酮(PEEK)材料与』姜它常川材料拉伸强度对比聚醚醚酮(PEEK)具有出色的抗蠕变性能，可在整个使用寿命周期承受较大的应力，而不会随一个用时间增长导致

6、明显的变形。室温下填充与否，抗蠕变性能基本一致；超过玻璃化转变温度后，只有增强型材料才适用于结构性应用。一I1fl、11kn4——=======：=======：=in————E!⋯～90Mfll_⋯．．⋯⋯⋯．．⋯．．-···’。。。。’’⋯．70MI_宝o2——．．．5f}'qt，。：：。l——‘1IJJ{J10Iilnlcjln：Ⅲ州，h图5聚醚醚酮(PEEK)材料拉伸应变与时间的关系聚醚醚酮(PEEK)材料具有比典型航空铝合金长100倍的疲劳使用寿命。一专劳破坷、_吉】期数——、l门I仆：＼¨I_：卜一、HI⋯．＼l’rrk一铝45(W、、{ll!()

7、【，】qllH、lF40l二f}{．』7075’I‘73Sl8·⋯、Ic．1：I{J＼11Frk一、II：I⋯，＼i，¨‘k一铝4‘()‘^3flI2{1‘9f)f{、fF40二iI，2f11411’图6聚醚醚酮(PEEK)材料与铝合金材料疲劳强度对比2086l0第6期杨尚明等：新材料在飞行器上的应用研究353．3优异的环境性能聚醚醚酮(PEEK)材料可在较宽的温度范围内保持对各种化学品的极佳耐受性，保持出色的机械性能，一般很少膨胀或褪色。图7聚醚醚酮(PEEK)材料化学品浸泡28天后的拉伸强度保持性聚醚醚酮(PEEK)材料是天然的阻燃剂，因此在火灾中具有上佳

8、表现。图8聚醚醚酮(PEEK)材料与其