高性能復合材料制造新工藝

    近來,澳大利亞在一種高級聚合物復合材料的制造技術方面所取得的突破,將會帶動航天、船舶及汽車工業的一場革命。
  這種聚合物復合材料質地非常堅硬,質量卻很輕,它的強度一重量比大約是一般金屬的10倍。據澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的研究員喬納森?霍奇金博士介紹,這種材料具有優越的性能,但到目前為止大多數生產廠家還沒有能力制造。
  隱形戰斗機和豪華賽車通常是由這種材料制成的。但是,在材料的制造過程中卻存在很多技術問題。該復合材料價格昂貴、耗工時,每個部件都需要在高溫高壓鍋中加工達16個小時。這給材料生產帶來很大的困難。
  這種高昂的時間和成本耗費意味著只有航天或賽車工業才能承擔得起該材料的生產費用。但是澳大利亞新開發的新型“快步”(Quickstep)工藝改變了這種局面。
  快步工藝是一種快速制造方法,該工藝無需使用高壓爐就能制造出質量很高的復合材料產品(可達到航天工業標準)??觳焦に囈延?月23-28日在德國的漢諾威會議上發表。
  該技術利用流體(如水)的熱傳導生產出航天工業標準的環氧基樹脂復合材料,而生產時間卻由過去的24小時減到現在的約1小時,如果制造AAA級別汽車及船舶復合材料則生產時間更短。另外,與傳統生產方法相比,該工藝所需的設備造價要低得多。
  快步工藝是由西澳大利亞尼爾?格拉哈姆發明的,他已獲得了該技術。他是在試圖制造廉價的航天部件時獲得這一重大發現的??觳焦に囃ㄟ^流體震動,采用一種獨特的、充液的、壓力平衡的流動塑造技術,來生產高級的增強型玻璃纖維復合材料部件。
  快步工藝實現了具有優良性能的大型部件的快速制造。工藝的工作壓力為l-4磅/平方英寸,而高壓爐的工作壓力則為60一200磅/平方英寸。與傳統工藝相比,不僅工藝工作壓力低,而且勞動成本也低。流體系統環境意味著;注塑和部件制造是由流體支持的,而不需高壓條件。
  由于工作壓力不高,快步工藝不需要笨重的建筑構造。此外,蜂窩式和泡沫芯夾層結構也易于制造。
  CSIRO的研究人員已經對多種聚合物纖維系統進行了測試,這其中包括環氧基樹脂/碳纖維和乙烯基酯/玻璃纖維。經該工藝制造而成的復合材料纖維含量都很高,通??沙^70%,而且材料孔隙含量極少,已經達到航天工業的質量水平。