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              新聞中心

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              2021-08


              聚醚醚酮(PEEK)復合材料在航空航天領域的應用發展
              點擊量:283 關鍵詞:聚泰新材料 發布者:
                高分子復合材料由于其良好的耐化學腐蝕性、塑性成型性,在飛機襟翼、肋板和框架等承力構件中獲得廣泛應用,實現了輕量化設計目標。此外,其獨特的耐高低溫性能、耐疲勞性能和耐水解等性能,使其在雷達天線罩、緊固系統等領域的得到廣泛的應用。
                隨著新一代武器裝備結構與功能一體化的發展,高分子復合材料及其產品突破了傳統金屬材料的應用局限,甚至在提高性能的同時產生了革命性的影響。此外高分子復合材料及其制品的應用水平一直是衡量設備先進與否的重要指標之一。高分子復合材料在航空領域的發展大致經歷了次承力構件—尾翼級主承力構件—機翼—機身主承力構件四個階段(圖一),逐漸由小型構件向大型核心構件,由軍用向民用發展。
              圖一、高分子復合材料在飛機上的應用
                聚醚醚酮(PEEK)熱塑性材料能在寬廣的溫度范圍和極端條件下提供卓越的綜合性能,成為當今最熱門的高性能工程塑料,在航空航天領域涌現很多替代傳統金屬材料的經典案例,在設計自由度、制造效率、結構輕量化及可靠性等方面實現了對傳統鋁材的超越。PEEK材料一問世,就被作為一種軍工材料應用于航天、航空領域,它可以替代鋁和其他金屬材料制造各種零部件。
                
              圖二、比強度對比示意圖
                PEEK材料與其他常用航空金屬的比強度對比示意圖如圖二所示,由圖二可以看出,經過短纖維增強的PEEK材料具有更優異的強度和剛度。
              圖三、PEEK材料和鋁的拉伸疲勞性能對比示意圖
                PEEK材料和鋁的拉伸疲勞性能對比如圖三所示。由圖三可以看出,PEEK材料的疲勞壽命比典型航空鋁合金長100倍。
                最初PEEK材料在支架、夾子、卡箍、連接頭、緊固件和其他系統附加裝置方面獲得較好應用(見圖四)。當前最普遍的方法是進行纖維增強,大量研究發現,利用玻纖(GF)、碳納米管(CNT)、碳纖(CF)增強的PEEK材料,力學、熱學等性能有顯著提高。纖維增強PEEK材料已逐漸開始在主承力構件中應用(見圖五)。
              圖四、PEEK材料附件
              圖五、PEEK典型結構件
                此外空客A350~A900飛機艙門配件采用了一種高模量碳纖維增強的PEEK材料。使用該材料,容易進行鉆孔加工,可實現減重40%,節約成本40%。PEEK管道現已被指定用于空客A350XWB的貨艙排水系統。在航天領域,玻纖增強的PEEK材料已成功應用于衛星鋰電池零件、高溫絕緣圈等。
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