用热塑性复合材料代替金属 - 基于航空航天工业视角

Stuart Green博士
威格斯航空航天市场技术经理

金属一直是航空航天工业的首选材料。然而,聚合物复合材料正在取得重大进展,在整个航空航天供应链上取代金属——波音787和空客A350的开发就是最好例证。

到底什么是复合材料?

简单地说,复合材料是两种或两种以上材料组合,形成一种性能高于其各成分之和的材料。其好处有很多,如减轻重量、优异的机械性能,并可降低成本和提高加工效率。

在我们的案例中讨论的热塑性复合材料,是PEEK和与其密切相关的PAEK类聚合物的组合。这类材料被用作聚合物基体材料,再掺混高体积分数连续碳纤维或玻璃纤维,从而提供所需的性能特性。市售的VICTREX PAEKPEEK复合材料有各种形式,如单向(UD)预浸胶带、预浸织物和棒材。

为什么这是一种可行的金属替代方案?

热塑性复合材料主要可替代铝、钛和钢等金属,可带来许多好处:

  • 减重高达60%
  • 比强度提高5
  • 比刚度提高2
  • 抗疲劳性能提供4
  • 高效的非热压罐加工
  • 可自由合并零件并优化设计

与传统金属和金属合金件相比,VICTREX PAEK复合材料具有优异的机械性能,在更高的比强度和比刚度的基础上,提供重量更轻的替代方案。

而这些好处为何对整个供应链如此具有吸引力呢?

  1. 可降低成本。热塑性复合材料的真正价值在于,可从一开始就通过非热压罐工艺加快生产周期。
  2. 能够将层压复合材料与注塑混合材料相结合,使混合成型零件的制造速度更快、成本更低。
  3. 设计优化使安装更容易。
  4. 使用聚合物复合材料可减轻飞机重量,这意味着更高的燃油效率和更低的运营成本。
  5. 持久的机械性能和更高的韧性有助于降低维护成本。

所有这些优点加在一起达到令人难以企及的性能高度,这成为热塑性VICTREX PAEK复合材料被采纳的主要原因,从而能满足航空航天行业日益增长的需求。

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Vic
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