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聚酰亚胺复合材料应用
日期:2017-03-18  人气:171

  聚酰亚胺复合材料具有高比强度、比模量以及优异的热氧化稳定性,使其成为可在230℃以上替代金属材料使用的树脂基复合材料。

  聚酰亚胺复合材料在航空发动机上应用可明显地减轻发动机的重量,提高发动机推重比。如聚酰亚胺复合材料在航

空涡轮发动机上具有较大的应用。采用聚酰亚胺复合材料制备的发动机零件,主要包括F404外涵道、CF6芯帽、F100外鱼鳞片,YF-120风扇静止叶片、PLT-210压气机机匣、F110AFt整流片等。这些发动机零件采用的聚酰亚胺树脂体系有PMR-15V-CAP-75。有的已经通过各种试验并装机应用。

  F404外涵道是**个使用PMR15T300织物强聚酰亚胺复合材料制造的发动机零件。它是一个直径约为76 em

长度102 cm稍带锥度的圆柱形筒体。复合材料部分重约13 kg

  F404复合材料外涵道成形模具采用模具钢。模具采用框架结构形式并安装在支架上。模具可绕轴转动以方便铺叠。F404复合材料外涵道采用热压罐固化工艺技术制备,其固化工艺参数如下:

1)抽真空至13 kPa

2)235℃,min升温至204℃。

3)204℃保温12 min后,抽全真空。

4)23℃/min升温至238℃,加压1277 MPa

5)30min内升温至252℃,压力1277 blPa,真空。

6)252℃保温30 min,压力1277 MPa,真空。

7)1℃/min,升温至307℃,压力1277 MPa,真空。

8)3070C保温180 rain,压力1277 MPa,真空。

9)缓慢冷却至80℃以下,卸压,停真空。

  脱模后F404复合材料外涵道采用超声扫描检测,明显分层,孔隙含量低于3%。经过静力试验和发动机装机试验后,正式装机应用。F404复合材料外涵道和钛合金外涵道相比,重量减轻15%~20%,制造成本下降30%一50%。

  虽然聚酰亚胺复合材料的应用可给航空发动机带来明显的减重效果,提高发动机性能。但由于种种原因,到目前为止,聚酰亚胺复合材料在航空发动机上仍处于小规模的试用阶段。首先,航空发动机是飞行的动力装置,极高的可靠性要求使其需考虑采用非常成熟的材料。复合材料作为一种新型材料,特别是耐高温聚酰亚胺复合材料,使用经验和性能数据积累尚不充分。此外,对于结构复杂尺寸较小的复合材料发动机零件,可靠的无损检测方法目前仍然缺乏。其次,航空发动机部件的使用温度范围一般高于飞机部件,即使是耐高温聚酰亚胺复合材料,其使用范围也局限于发动机部分冷端和外围部件。最后,市场对航空发动机的需求有限以及发动机零件结构形状复杂和体积较小,导致发动机复合材料零件的制措成本掩高。

  聚酰亚胺复合材料除在航空发动机上得到应用外,在飞机上也得到了一定的应用,如B747热防冰气压管道系统和F15襟翼等。

考虑使用温度和使用期,一般的树脂基复合材料很难满足要求,因而采用碳纤维增强PMR15聚酰亚胺复合材料。采用复合材料管道替代钛合金管道后,全机防冰气压管道系统重量下降约125 kg,减重效率达35%以上。


tags标签: 聚酰亚胺复合材料
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