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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: 風(fēng)電用碳纖維，從俄羅斯買又如何？ [打印本頁(yè)]

作者: wumingsheng 時(shí)間: 2009-7-18 21:33
標(biāo)題: 風(fēng)電用碳纖維，從俄羅斯買又如何？
看看俄羅斯在碳纖維上面的成就，看看從老毛子那里買碳纖的搞風(fēng)電的可能性

纖維復(fù)合材料特別是碳纖維有機(jī)復(fù)合材料，在現(xiàn)代飛機(jī)上獲得了廣泛應(yīng)用。與西方比較俄羅斯這種材料，研究及應(yīng)用時(shí)間稍晚一些，上世紀(jì)70年代才著手研究。當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)國(guó)家石墨結(jié)構(gòu)材料研究所、全蘇聚合物纖維研究所，以及今日的全俄航空材料研究院，生產(chǎn)出拉伸強(qiáng)度2500～3000MPa、拉伸模量250GPa的高強(qiáng)度碳纖維，以及模量400～600GPa的高模量碳纖維。后來(lái)又研究出4000～5000MPa的中模量碳纖維。總體上看俄羅斯的碳纖維產(chǎn)品，性能水平不如美日水平高。從高強(qiáng)度纖維產(chǎn)品來(lái)看，俄羅斯的YKH、BMH比目前通用的，T300大約低1000Mpa。俄羅斯高模量纖維400～600GPa，與日本M40J、M60J相近。在中模碳纖維方面與美國(guó)的，T800H及T1000G有一定差距，在模量相同的條件之下，后者的強(qiáng)度高出500～1000MPa。不過(guò)在有機(jī)纖維芳綸方面，俄羅斯遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了西方，其強(qiáng)度超過(guò)1000～2000Mpa；用有機(jī)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，強(qiáng)度達(dá)到2100～2800MPa，超過(guò)了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料；而芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，除用作承力結(jié)構(gòu)也用于內(nèi)裝飾件。而西方有的公司鑒于芳綸纖維強(qiáng)度低，已不再將其用于承力結(jié)構(gòu)，而只用于內(nèi)裝飾件。

全俄航空材料研究院、航空工藝研究院，以及奧布林斯克研究及生產(chǎn)企業(yè)，與俄羅斯航空工業(yè)設(shè)計(jì)局，開(kāi)發(fā)了碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)及產(chǎn)品制造技術(shù)。1976年巴拉科沃纖維聯(lián)合股份公司，開(kāi)始了碳纖維復(fù)合材料的批生產(chǎn)。此后全俄航空材料研究所，開(kāi)發(fā)了20余種力學(xué)性能、工藝性能，和工作范圍不同的結(jié)構(gòu)，用碳纖維復(fù)合材料。近年該研究院對(duì)碳纖維復(fù)合材料，進(jìn)行了性能的很大改進(jìn)，最多的改進(jìn)效果達(dá)2倍。拉伸強(qiáng)度提高200MPa、壓縮強(qiáng)度150MPa，剪切及疲勞強(qiáng)度達(dá)500MPa，彈性模量達(dá)到200GPa，工作溫度可達(dá)到400℃。與此同時(shí)全俄航空材料研究院，還與俄羅斯科學(xué)院及航空工業(yè)的，一些主要設(shè)計(jì)局研究解決了，碳纖維復(fù)合材料及其制品生產(chǎn)中的，各種基礎(chǔ)理論、應(yīng)用、工藝及管理方面的問(wèn)題，同時(shí)解決了用這些材料來(lái)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，及在零件上應(yīng)用方面的問(wèn)題。全俄航空材料研究院與中央空氣動(dòng)力研究院，及航空航天工業(yè)的主要設(shè)計(jì)局，共同努力積累了用碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)、制造，及應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。在俄羅斯一些飛機(jī)制造企業(yè)，建立了碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)車間，有烏里揚(yáng)諾夫航空生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)、沃尤涅茨飛機(jī)制造聯(lián)合股份公司、魯克霍維茨機(jī)械制造廠、庫(kù)默塔阿申涅耶夫航空生產(chǎn)協(xié)會(huì)，以及奧布林斯克研究及生產(chǎn)企業(yè)。

這些生產(chǎn)單位都配備了專用的生產(chǎn)設(shè)備。例如預(yù)浸帶及織物預(yù)浸裝置、壁板，及大尺寸結(jié)構(gòu)的自動(dòng)鋪帶設(shè)備、可在15個(gè)大氣壓及300℃進(jìn)行固化的大尺寸熱壓罐、纖維纏繞機(jī)、拉擠機(jī)以及超聲無(wú)損檢測(cè)設(shè)備（自己搞的，牛啊）。這些設(shè)備都屬現(xiàn)代化的設(shè)備。碳纖維復(fù)合材料在俄羅斯飛機(jī)上，應(yīng)用過(guò)程與西方基本相似，首先在安-24、安-22、雅克40，和伊爾-86等飛機(jī)上用于一些，次要結(jié)構(gòu)件以考驗(yàn)其性能，得到的數(shù)據(jù)表明碳纖維復(fù)合材料，有良好的可靠性及減重效果。于是逐漸擴(kuò)大應(yīng)用到，新一代飛機(jī)上如米格-29上，用量占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的7％；用于垂尾、減速板等次要結(jié)構(gòu)，用量已超過(guò)F-16飛機(jī)。起飛重量超過(guò)美國(guó)C-5A的安-124遠(yuǎn)程運(yùn)輸機(jī)，是成功應(yīng)用復(fù)合材料的另一例子，全機(jī)用了5500kg復(fù)合材料，1500m2機(jī)體表面采用了復(fù)合材料，單此一項(xiàng)可減重1800kg。其他如安-72、安-225、圖-160，雅克-42固定機(jī)翼干線飛機(jī)；蘇-29和蘇-31體育飛機(jī)；米-28、卡-32直升機(jī)以及Д-36、Д-18、ПС-90渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，都用了大量復(fù)合材料。正開(kāi)發(fā)的新一代機(jī)復(fù)合材料用量更大，值得一提的有雅克-141，其復(fù)合材料用量達(dá)到26％，用于機(jī)翼、尾翼及部分機(jī)身。與AV-8B的水平大致相當(dāng)。

根據(jù)俄羅斯新近出版的資料分析，S-37復(fù)合材料的用量占結(jié)構(gòu)重量的21％，由于它是前掠翼戰(zhàn)斗機(jī)，機(jī)翼90％采用了復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)彈性剪裁，即當(dāng)機(jī)翼前緣在升力作用下向上彎曲時(shí)，通過(guò)復(fù)合材料鋪層控制可使前緣向下扭轉(zhuǎn)。在這種情況下如果采用金屬機(jī)翼，則有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)上的破壞。此項(xiàng)技術(shù)在80年代中期的X-29，及90年代的蘇霍伊驗(yàn)證機(jī)上得到驗(yàn)證。在1.42戰(zhàn)斗機(jī)上復(fù)合材料用量，在原型機(jī)上占16％、在生產(chǎn)型上占30％。另一個(gè)引人注目的是：卡-50武裝直升機(jī)上的復(fù)合材料的應(yīng)用。卡-50是前蘇聯(lián)根據(jù)阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，研制用來(lái)代替米-24的機(jī)種，要求機(jī)體90％部位能抗12.7mm機(jī)槍的射擊，它的主承力機(jī)身結(jié)構(gòu)及旋翼都用了碳纖維復(fù)合材料，卡-50的裝甲座艙安裝在復(fù)合材料盒形梁上，梁是一個(gè)主承力構(gòu)件，由5層復(fù)合材料制成，外層為10mm厚的碳/環(huán)氧，內(nèi)外2層為20mm的芳綸/環(huán)氧，2者之間的一層為15mm的Nomex蜂窩/環(huán)氧，整個(gè)厚度達(dá)75mm。據(jù)報(bào)道卡-50可以抗12.7mm機(jī)槍及23mm航炮的射擊。在西方武裝直升機(jī)上，復(fù)合材料用量也不少，但像卡-50那樣在機(jī)身上，用如此多復(fù)合材料還不多見(jiàn)。復(fù)合材料在卡-50的結(jié)構(gòu)重量中，占3％～5％，而西方直升機(jī)上的防彈標(biāo)準(zhǔn)，只是針對(duì)7.62mm機(jī)槍設(shè)計(jì)的。

由于復(fù)合材料特別是碳纖維復(fù)合材料，在俄羅斯機(jī)種上的使用，減少了50％的構(gòu)件數(shù)，取消了部分鉆鉚工序，減少12％～15％的勞動(dòng)量，生產(chǎn)周期縮短20％～50％。復(fù)合材料引入飛機(jī)的直接效果自然是減重，減重的大小又取決于復(fù)合材料的力學(xué)性能，及其在結(jié)構(gòu)重量中所占的百分比，這個(gè)百分比在俄羅斯飛機(jī)上，已達(dá)到30％左右、不久可能達(dá)到40％。如果按體積計(jì)60％將可能是復(fù)合材料；機(jī)體表面的80％是復(fù)合材料。復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量比中占多少為宜?這主要取決于使用的可行性即經(jīng)濟(jì)性。這里有一個(gè)最低的即臨界的極限，此極限取決于飛機(jī)的類型，及其所承擔(dān)的任務(wù)——因其伸縮范圍大。例如對(duì)機(jī)體來(lái)說(shuō)這個(gè)極限，下限為20％～25％。超過(guò)臨界極限就可產(chǎn)生減重的連鎖效應(yīng)：表現(xiàn)為飛機(jī)起飛重量減少，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)重量的減少，從而降低油耗及燃油重量。這樣一來(lái)降低了起落架的載荷，從而降低其構(gòu)件重量。而發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架、燃油箱重量的降低，又會(huì)改善氣動(dòng)阻力系數(shù)，進(jìn)一步降低油耗，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量進(jìn)一步降低。連鎖效應(yīng)的結(jié)果最后使飛機(jī)，起飛重量進(jìn)一步再降低。像米格-29這樣的飛機(jī)，使用的復(fù)合材料強(qiáng)度只有1000MPa，減重效果不大，材料強(qiáng)度1500MPa才開(kāi)始有減重的連鎖效應(yīng)(伊爾96-300)（相當(dāng)于波音747）。

作者: wumingsheng 時(shí)間: 2009-7-18 21:40
毛子纖維的現(xiàn)狀

據(jù)報(bào)道，俄羅斯在軍事工業(yè)和宇航技術(shù)等方面具有很高的水平，并在纖維增強(qiáng)材料的開(kāi)發(fā)、研究和應(yīng)用方面取得了引人注目的成就。其在纖維、織物、復(fù)合材料工藝、使用壽命試驗(yàn)等方面具有自己的特色，在某些方面比歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還高。

1、碳纖維

從60年代開(kāi)始，前蘇聯(lián)就開(kāi)展了碳纖維的研究工作，先后研制出不同類型的碳纖維。根據(jù)原絲種類的不同，分為粘膠基、聚丙烯腈基（pan）和瀝青基三種碳纖維，其中以粘膠基碳纖維的研究開(kāi)發(fā)技術(shù)水平居世界榜首，其纖維和織物的碳化工藝都很有特色。著名的品牌為烏拉爾。而俄羅斯的pan基碳纖維的研發(fā)水平只居世界中列。通用型碳纖維主要應(yīng)用于民用工業(yè)部門，制造生產(chǎn)生物醫(yī)藥、體育用品、化學(xué)工業(yè)和機(jī)械制造等零件。俄羅斯的pan基碳纖維沒(méi)有著名的品牌，他們按照高強(qiáng)型和高模型分類，其中有些牌號(hào)的pan基碳纖維采用了摻棚石墨化技術(shù)，摻硼后可以加速石墨化進(jìn)程，不需要2800攝氏度或3000攝氏度就可以達(dá)到同樣的石墨化效果。俄羅斯開(kāi)發(fā)的高性能pan基碳纖維達(dá)到了較高的水平，主要應(yīng)用于航空、航天工業(yè)。高模量碳纖維的模量達(dá)到了400-600gpa，相當(dāng)于日本東麗公司m40-m60系列纖維水平，它們?cè)诰哂懈吣Ａ康耐瑫r(shí)兼具了高性能，其抗拉強(qiáng)度為3000-3500mpa，抗拉強(qiáng)度相當(dāng)或高于t300高強(qiáng)度碳纖維。高強(qiáng)碳纖維的抗拉強(qiáng)度為4000-4500mpa，抗拉模量為250gpa，其性能接近日本、美國(guó)80年代中期研制生產(chǎn)的高強(qiáng)中模碳纖維。但是這些品種的高性能碳纖維只供國(guó)內(nèi)高尖產(chǎn)品需要，不作為商品出售。

2、芳綸纖維

俄羅斯芳綸纖維的性能水平居世界第一，具有密度小、斷裂伸長(zhǎng)率大、抗拉強(qiáng)度和模量高等特點(diǎn)。除了碳纖維絲束外，俄羅斯還生產(chǎn)各種規(guī)格的碳纖維織物的碳繩等。碳纖維織物主要用于形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，碳繩由于具有較低的線膨脹系數(shù)而用于宇航工業(yè)緊固、拉索、如網(wǎng)狀星載天線調(diào)節(jié)拉索等。其性能優(yōu)于美國(guó)杜邦的kevlar-49和kevlar-149，也優(yōu)于荷蘭akzo公司的twaron纖維。目前獨(dú)聯(lián)體國(guó)家（主要是俄羅斯）首推的主要芳綸的商品型號(hào)為tepjoh、cbm、apmoc和pycap四種。tepjoh芳綸纖維屬于廉價(jià)纖維，類似于美國(guó)nomex的水平，主要用于橡膠制品等民用產(chǎn)品，如子午線增強(qiáng)輪胎等。cbm有機(jī)纖維為前蘇聯(lián)所獨(dú)有，是一種非晶體高分子材料，其力學(xué)性能明顯優(yōu)于美國(guó)的kevlar纖維。apmoc纖維的性能比tepjoh、cbm及美、日的芳綸纖維更好。主要用于宇航工業(yè)制造高性能芳綸纖維復(fù)合材料零部件。pycap芳綸絲及其制品、復(fù)合材料與cbm和apmoc芳綸絲及制品相比性能更優(yōu)，可以用于制造航空部門用芳綸與鋁的復(fù)合材料。

3、高性能增強(qiáng)玻璃纖維

俄羅斯在增強(qiáng)用玻璃纖維的研制與生產(chǎn)領(lǐng)域也具有國(guó)際先進(jìn)水平。其中石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維，在拉絲、合股、加捻、外觀等方面的質(zhì)量?jī)?yōu)良，玻璃纖維表面整形劑能使合股、退繞時(shí)纖維不散絲。高硅氧玻璃纖維是俄羅斯特有的透波材料用玻璃纖維品種，強(qiáng)度與一般玻璃纖維接近，性能/價(jià)格比在石英纖維與e玻璃纖維之間，非常適用于作為戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、中程導(dǎo)彈及雷達(dá)罩的增強(qiáng)纖維。

4、硼纖維增強(qiáng)材料

俄羅斯對(duì)硼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究和應(yīng)用的速度與美國(guó)相仿，70年代初就在航空工業(yè)上使用。俄羅斯研究的硼纖維采用在鎢芯上用氣相沉淀法制造。硼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂級(jí)復(fù)合材料主要用于結(jié)構(gòu)件的加強(qiáng)元件和渦輪壓氣機(jī)盤和轉(zhuǎn)子的外環(huán)。而b/ai復(fù)合材料已經(jīng)用于"暴風(fēng)雪"航天飛機(jī)上的衛(wèi)星支架。

綜合俄羅斯的增強(qiáng)纖維的研究發(fā)展可以看出，俄羅斯是在立足國(guó)內(nèi)科技力量獨(dú)立自主地研發(fā)增強(qiáng)纖維材料，并成功應(yīng)用于航空、航天及其他民用領(lǐng)域。

作者: laney 時(shí)間: 2009-7-19 11:41
毛子與西方列強(qiáng)及小鬼子一樣
都不是啥好鳥(niǎo)~ [s:7]
列寧同志除外，可惜早登極樂(lè)，憾哉！

作者: wumingsheng 時(shí)間: 2009-7-19 12:05
哎，

感嘆土共無(wú)能阿。

60年前，毛子156個(gè)重工業(yè)支援項(xiàng)目（包括造原子彈用的重水工廠，離心機(jī)等），奠定基石............

現(xiàn)在長(zhǎng)征系列，神州系列，國(guó)防主力武器系統(tǒng)，還是毛子所授，

天降英才，都降在毛子的土地上了......................遺憾吶................ [s:5]

作者: iseeall 時(shí)間: 2009-7-19 21:58
相比之下, 中國(guó)的環(huán)境對(duì)科研和發(fā)明創(chuàng)造很不利

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