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硼纖維增強塑料
鎖定
- 中文名
- 硼纖維增強塑料
- 外文名
- Boron fiber reinforced plastic
- 混合塑料
- 環氧樹脂、PI等樹脂
- 製 品
- 層壓板、預浸漬帶、纏繞製品等
- 特 點
- 拉伸強度、壓縮強度和剪切強度高
- 應 用
- 飛機尾翼、襟翼和着陸裝置門等
硼纖維增強塑料特點
硼纖維增強塑料以硼纖維製品為增強體,樹脂作基體的複合材料。基體常用環氧樹脂。密度為2.0~2.1g/cm3,纖維體積分數為60%時,拉伸強度達380MPa,楊氏彈性模量高達106GPa,與高強度鋁合金相比,比模量約提高一倍,比強度提高20%~30%,同時有較高的剪切強度,已開始應用於飛機構件,如水平安定面、方向舵、襟翼、直升機旋翼等。但由於硼纖維價格昂貴,其應用尚不及碳纖維增強塑料廣泛。
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硼纖維增強塑料製備方法
首先將硼纖維進行表面處理,再製半成品。
(1)硼/環氧預浸漬帶將塗有塗層的硼纖維平行排列,背面用很薄(0.003cm厚)的104型稀鬆的平紋玻璃布來控制纖維間的間隔和使預浸帶的側面完整,可製成50%纖維體積含量的預浸帶,寬度有0.64、7.6、15.2或121.9cm。其固化温度為177℃或121℃,也可在室温固化。預浸帶在-18℃貯存幾年,性能不變。
(2)“幹編織”帶硼纖維平行排列,橫向用玻璃纖維或鋁絲編織的帶,這種幹帶形式的優點是,能保持硼,環氧預浸帶的形式,可以廢除冰凍儲存,又可簡化硼/鋁複合材料製造的幾個工序,所以幹編織帶已引起極大的注意。特別是製備122cm寬的材料更有效果。
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硼纖維增強塑料性能
預浸漬帶根據不同用途,選擇不同固化温度的型號。如用於體育、娛樂用品,選擇固化温度121℃;若用於飛機,則選擇固化温度為177℃。預浸漬帶是由TEXTRON公司提供的5521型、5505型。
硼纖維/環氧層壓板在-54℃時的性能與室温的性能相似,説明其低温性能很好。硼增強塑料與其他飛機部件的材料進行比較,除剪切強度外,50%體積含量的硼,環氧增強塑料的拉伸強度,模量和壓縮強度都高於其他材料,所以是飛機部件的最佳候選材料,但價格較高。
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硼纖維增強塑料應用
在航空方面主要用作飛機的零部件。例如,美國空軍飛機F-15和海軍飛機F-14的垂直尾翼,穩定器,B-1飛機機翅縱向通材,直升機CH-54B、F-4飛機方向舵,707飛機襟翼,F-5飛機着陸裝置門,T-39A飛機機翼箱等都使用硼纖維與環氧樹脂增強塑料。據介紹,西科爾斯基飛機設計家所設汁的直升機以及法國製造的幻影2000飛機,也採用一些硼纖維。
作為更進一步的應用,採用硼纖維與環氧樹脂帶材對飛機金屬機體進行修補。已經對Lock-heed公司製造的美國軍用飛機C-130和C-41等機體的龜裂及金屬疲勞部分進行修補,都使用了硼纖維與環氧樹脂增強塑料作為補釘,已有實際業績。特別是近年來,商用飛機、客運飛機等同樣存在老化問題,也會因長期運行出現龜裂及金屬疲勞,這給硼纖維的應用帶來生機,有關部門正在深人技術研究。採用硼纖維增強塑料修補飛機有以下特點:①不需要分解機體就可進行修補,這樣可縮短修理、停飛時間,為航空公司帶來效益;②在修補時,不需要鉚釘和螺栓等,可用樹脂粘接修補,這樣可避免因鉚釘,螺栓孔穴產生龜裂與應力;③可使用超聲波和渦流非破壞性試驗檢查,不會產生觸電;④可延長疲勞壽命,減少維修成本。