下厂实习报告(复合材料~~~)_下厂实习报告

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航天功能复合材料

1、前言

先进的持续快速发展，其应用价值日益显著。在提高航天产品技术性能方面，复合材料的应用优势不仅体现在作为轻质化的结构材料，更体现在作为满足各种应用需求的先进功能材料，以及代表复合材料技术高层次发展的结构/功能一体化和多项功能一体化的高新技术材料。

作为功能材料，在其发展初期即在防热和透波两大技术领域显示了其应用潜力：为再入飞行器及推进系统突破热障、为各类飞行器实现通讯和探测信号的传输提供了有效的物质保障。随着武器及装备的发展，材料的使用条件日趋苛刻、日渐复杂，新的、更高的功能要求相继出现，功能一体化也演变为一种现实的要求，功能复合材料的研究和开发因而倍受重视，其重要地位日益突出。

2、航天功能分类及使用环境

相继研制成的防热、隔热、透波、抗冲击等功能已有数十种，分别适用于不同的使用目的和工作环境。按其基体的不同，功能复合材料可分为树脂基、碳基和陶瓷基等复合材料。若按所承担的功能又可分为防热复合材料、透波复合材料、隐身复合材料、抗冲击复合材料、多功能复合材料等。

树脂基有玻璃／酚醛、高硅氧／酚醛、石英／酚醛、碳／酚醛、涤纶／酚醛材料和以不同树脂为基体的低密度烧蚀材料。其中玻璃／酚醛、高硅氧／酚醛和石英／酚醛材料属于碳化－熔化型烧蚀材料，适用于中等焓值和中等热流密度的工作环境再入飞行器和中等推力的固体火箭发动机防热材料；碳／酚醛材料属于碳化－升华型烧蚀材料，适用于能发挥升华效应的较高焓值和较高热流密度的工作环境，可用于更远距离再入飞行器和高性能固体火箭发动机喷管等；涤纶／酚醛材料和低密度烧蚀材料适用于高焓、低热流和较长时间再入的航天飞行器如返回式卫星和飞船等。树脂基介电—防热材料有高硅氧／聚四氟乙烯材料，它属于升华—熔化型烧蚀材料，烧蚀过程中不生成碳，具有良好的透波性能，烧蚀性能与高硅氧／酚醛相匹配，用作航天器天线窗口材料。

碳/碳属于升华型烧蚀材料。由于碳/碳具有高的辐射系数和高的升华

热，高温下高的比强度和比模量，良好的抗热震性能以及大的破坏容限，密度低，可设计性强，耐烧蚀，抗粒子侵蚀等特点，使得碳/碳复合材料成为远程和洲际再入飞行器头部和高性能固体火箭发动机喉衬等防热部件的最佳选择。

陶瓷基复合材料中碳/石英材料属于熔化—升华型烧蚀材料，其使用特性大体上与碳/酚醛材料相当。陶瓷基透波/防热复合材料中氧化硅基复合材料属熔化型烧蚀材料，生成的液膜具有较高粘度，并能继续保持透波特性。

3、航天功能研究及应用现状

经过40余年的研究与发展，功能复合材料研究与生产，从原材料开发、应用基础理论、制造工艺和设备、产品性能检测及标准体等各方面已逐渐成熟，形成了具有航天特色的功能复合材料技术体系，满足了不同型号航天产品的需求，为我国的航天器的发展做出了巨大贡献。

3.1 树脂基功能复合材料

3.1.1树脂基防热复合材料

树脂基防热复合材料是应用最为广泛的功能复合材料，根据防热部件形状及性能要求的不同，采用的成型工艺主要有模压、缠绕和手糊等成型工艺方法。模压防热材料大部分采用酚醛树脂作基体，按所用增强材料可划分为石棉、涤纶、玻璃纤维、高硅氧纤维和碳纤维几大类，按所用增强材料的形态，可分为短切纤维模压、碎布模压和层压三种。缠绕方法主要有平行缠绕、重叠缠绕以及倾斜缠绕。手糊成型工艺使用较少，而且大多为干法手糊成型，主要用于结构形式较为复杂、非回转体、多曲面异型结构、性能要求较低的防热部件。

3.1.2 树脂基防热多功能复合材料

具有诸如结构承载、电磁隐身、抗核加固、烧蚀防热、抗激光加固等功能特性中的两种或两种以上功能的复合材料称为多功能复合材料。目前国内获得成功应用的树脂基多功能复合材料主要是烧蚀防热—电磁隐身复合材料和烧蚀防热—抗冲击损伤—结构承载多功能复合材料。

烧蚀防热—电磁隐身多功能复合材料避免了采用传统的涂层隐身材料带来的繁杂的工序和易遭外界力量破坏或降低防热层材料与金属结构件间粘接强度等问题的发生，提高了可

靠性，降低了维护成本。该类多功能复合材料已应用于再入飞行器的防热部件。

传统的布带缠绕工艺方法增强纤维是两个方向，布层与布层之间通过酚醛树脂粘连，因此布带缠绕防热材料存在强度低、易发生层间开裂等问题。整体编织物增强酚醛复合材料不但具有很好的烧蚀性能，而且还具有很好的结构强度和抗冲击损伤能力，具有烧蚀防热和结构承载、抗冲击损伤一体化的多功能特性。近年来，该类复合材料的研制和应用取得了明显的进展，已在多种航天型号上获得成功应用，如再入飞行器的防热套、整流罩、弹体防热结构件、发射装置的导流器防热帽以及导流防热板、发动机支架等。

3.2 碳/碳复合材料

经过30余年的发展，我国碳/碳复合材料及成型工艺逐渐成熟，先后发展了液相低压浸渍/碳化、化学气相沉积等致密化工艺及手段。为了满足航天产品对碳/碳复合材料高密度、高性能要求，又研制成功了高压浸渍与碳化工艺及设备。先后研制成功了整体毡碳/碳复合材料、三向结构碳/碳复合材料、多向编织碳/碳复合材料等多个碳/碳材料品种及工艺。为了满足当前航天和民用产品批量化、低成本化要求，目前正在开展碳/碳复合材料低成本制备工艺技术研究。

4.功能发展趋势

复合材料目前主要是向着高性能化、轻质化、多功能化、低成本化等方向发展，继续开展新材料和新工艺的研究。