材料 航天的案例
航空航天材料的選擇及應用
導彈頭部、航天器再人艙外表面和火箭發動機內表面，要采用燒蝕材料，在熱流作用下，燒蝕材料能發生分解、熔化、蒸發、升華、侵蝕等物理和化學變化，材料表面的質量消耗帶走大量的熱，以達到阻止再人大氣層時的熱流傳人飛行器內部、冷卻火箭發動機燃燒室和噴管的目的。為了保持艙內有適宜的工作溫度，再人艙段要采取輻射防熱措施，外蒙皮為耐高溫的鎳基合金或鈹板，內部結構為耐熱欽合金，外蒙皮與內部結構之間填以石英纖維、玻璃纖維復合陶瓷等有良好隔熱特性的材料。
隨著載人航天、探月及深空探測、高分辨率衛星、高超速飛行器、重復使用運載器、空間機動飛行器等航天工程的實施和不斷發展，對材料提出了全新的、更加苛刻的要求，為航天新材料的發展提供了新的契機和動力，材料領域必須盡早在材料體系創新、關鍵原材料自主保障以及工程應用等方面取得重大突破。
文章來自
展開 全球復合材料供需基本平衡 航空航天領域成碳纖維復合材料最大應用市場
1、玻璃纖維復合材料需求結構
玻纖具有輕質量、高強度、耐高低溫、耐腐蝕、隔熱、阻燃、吸音、電絕緣等優異性能以及一定程度的可設計性，因此在交通運輸、建筑、電子電器、管道、化工、環保以及國防軍工等領域實現較大規模應用。
在全球玻纖消費市場中，玻纖的主要應用領域集中在建筑、交通運輸、工業應用、電子電氣、新能源等領域，占比分別達32%、28%、21%、11%和8%。
2、碳纖維復合材料需求結構
目前，航空航天領域是碳纖維主要應用領域之一，這主要得益于碳纖維具有質輕、高強度的屬性。碳纖維相對于鋼或鋁，減重效果可以達到20%至40%，在航空航天領域，主要應用于飛機的結構材料（占飛機重量的30%左右），因此綜合來看碳纖維的使用能使飛機重量減輕6%至12%，從而顯著地降低飛機的燃油成本。在航空航天領域，碳纖維最早用于人造衛星的天線和衛星支架的制造，同時因其耐熱耐疲勞的特性，碳纖維在固體火箭發動機殼體和噴管上也得到了廣泛應用。
除航空航天領域以外，碳纖維復合材料也廣泛應用于體育用品、風電行業、汽車制造、船舶、電子電氣等領域。從需求占比來看，目前航空航天、體育用品、風電行業、汽車制造幾大領域的需求規模占比分別為48%、13%、12%、8%。其他應用領域占比均在5%及以下。
綜上所述，目前，全球復合材料行業供需基本平衡。份地區來看，北美地區復合材料行業產值最高，產業結構高端，而中國大陸地區雖然產值較高，但產業結構較低端。從應用領域來看，玻璃纖維復合材料在建筑、交通運輸、工業應用領域應用廣泛，而碳纖維復合材料在航天航空、體育休閑、風電葉片領域應用廣泛。
展開 網絡公開課 — 復合材料結構仿真分析技術在航空航天領域的應用
在科技高速發展的今天，隨著新型復合材料被不斷的開發出來，復合材料在航天、航空、汽車、造船、建筑、電子、橋梁、機械、醫療和體育等各行業都得到了廣泛的應用。復合材料有著耐用性、重量輕、耐腐蝕、強度高、低維護等諸多優勢，更向著耐高溫、高伸長率、高韌性和多功能的高性能復合材料發展，同時，由于復合材料具有各向異性、耦合效應、層間剪切等特殊性質，因此復合材料結構的精確仿真，已成為國內外研究的重點和迫切需求。
本次會議中，主講人將結合應用案例，講解復合材料強度分析、經典失效分析、線性、非線性屈曲和后屈曲分析、復合材料層間和層內損傷分析、集成到KBE工具（Caesam）的復材結構分析平臺、復合材料結構優化、編織和纏繞復合材料分析。
時間：2015年9月25日
星期五
上午10:00-11:40
費用：免費
主講人： 葉梟 LMS Samtech 技術工程師
內容安排：
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LMS Samcef Composites復合材料解決方案總體介紹
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Samcef Composites復合材料建模和求解方法介紹
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Samcef Composites復合材料非線性屈曲和后屈曲分析
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Samcef Composites復合材料漸進損傷分析
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Samcef Composites復合材料優化分析
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Caesam復材結構分析客戶定制化開發及在空客的應用
報名鏈接：https://siemensplm-cn.webex.com/siemensplm-cn-sc/onstage/g.php?d=865250111&t=a
展開 英國航空航天技術新突破：新型復合材料焊接技術
AGC aerocomposites(復合材料航空航天組件供應商)，已經開發出一種新型的熱塑性復合材料焊接技術，使復合材料焊接性能得到優化。
AGC aerocomposites最近完成了他們的“CoFusion”項目，項目資金來自國家航空航天技術開發項目(NATEP)，在此期間該公司分別與英國國家復合材料中心、騰卡特先進復合材料和勞斯萊斯合作。該項目旨在優化一個創新的、低成本的熱塑性復合材料焊接工藝的效率和適用性。
“CoFusion”項目表明，碳/聚苯硫醚(PPS)復合熱元件能夠通過利用電阻復合焊接元素焊接形成復雜組件，且該元素中不含金屬網格和插入物。
由此產生的焊接組件的高強度和疲勞性能已經在試樣和組件水平中被證明。低成本的設備和材料僅用三分鐘就可以加熱到焊接溫度。該過程并不局限于平面組件，有明顯曲率的面板同樣可以焊接。生成的都是高質量焊縫，符合標準的超聲波無損檢測規范。
焊好的頂帽夾芯板與相同的鉚件在生產和結構上進行抗扭強度和疲勞試驗對比。焊接構件具有較高的剛度和強度可達鉚件的五倍。運行350000周期無損傷的焊接構件的疲勞性能也明顯優于僅用50000個周期的鉚件。
Wayne Exton，AGC aerocomposites首席執行官說到：“CoFusion”項目是我們公司追求復合材料技術進步的一個巨大機會，焊接熱成型熱塑性復合材料形成高效輕量組件的能力允許我們繼續為我們的全球客戶提供創新、高品質、高性價比的產品。
NATEP的資金運行了18個月，項目的總預算為275000英鎊;其中一半的資金來自NATEP。
玻纖布生產廠家https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=bxb
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案例分享 | Digimat助力航天3D編織材料模擬降低安全裕度，實現結構減重
1 行業背景
得益于固有的優異力學性能和低密度，在過去幾十年中，復合材料在航天領域的應用比例大幅增加。對于傳統2D復合材料，由于厚度方向性能較弱，人們主要關注分層導致的性能下降。基于厚度方向增加的交織紗線，3D織物可實現3方向的增強，在分層為主要失效模式的沖擊載荷下，獲得更好的損傷容限性能。
圖1: 三維機織件的預測虛擬試驗
2 挑戰
隨著3方向增強相的加入，可能的交織組合變得非常多，如果沒有Digimat這樣的仿真工具支持，確定滿足熱-力技術指標的3D編織方案，耗時可能會變得令人望而卻步。
一旦編織體的力學性能得到充分表征，就需要評估真實服役條件下完整組件的性能。
弄清3D編織體的特性，并嘗試在組件級別再現測試條件。
圖2: 3D編織零件仿真
3 解決方案
“3D編織技術是一項新技術，在航天領域潛力巨大，”Sonaca的Nicolas Van Hille說，“要想使用它，Digimat這樣的工具必不可少。”
圖3: Digimat中分析3D編織復合材料
Digimat被用于3D編織部件的完整多尺度分析，包括各種3D編織樣式和不同類型紗線的組合。
展開 （網絡研討會）復合材料結構仿真分析技術在航空航天領域的應用
[p=24, null, center]網絡研討會[/p][p=24, null, center]復合材料結構仿真分析技術在航空航天領域的應用[/p][p=24, null, center]2015年9月25日[/p][p=24, null, center][/p]
[p=24, null, left]在科技高速發展的今天，隨著新型復合材料被不斷的開發出來，復合材料在航天、航空、汽車、造船、建筑、電子、橋梁、機械、醫療和體育等各行業都得到了廣泛的應用。復合材料有著耐用性、重量輕、耐腐蝕、強度高、低維護等諸多優勢，更向著耐高溫、高伸長率、高韌性和多功能的高性能復合材料發展，同時，由于復合材料具有各向異性、耦合效應、層間剪切等特殊性質，因此復合材料結構的精確仿真，已成為國內外研究的重點和迫切需求。[/p][p=24, null, left]Samcef Composites是復合材料結構分析的專業和全面解決方案，包含專門的復合材料前后處理、豐富的復合材料單元及失效準則、以及幾乎所有類型的復合材料分析能力。Samcef Composites軟件在復合材料非線性分析能力如后屈曲、分層破壞及裂紋擴展分析、計算結果的準確性以及高效處理大規模問題的能力方面均處于業界的頂尖地位，并在歐盟的多個項目中得到驗證。在復合材料有限元、多體動力學及與控制的耦合分析方面也具有獨特的優勢。Samcef Composites與集復合材料設計/分析和生產為一體的FIBERSIM無縫集成，可以幫助工程師們隨意的構造復合材料模型，進行仿真模擬，為有限元分析和生產提供相關的復合材料分析/制造參數及材料加工數據。
展開 航空航天鋁合金材料發展方向及工藝處理
該系列鋁合金最初是在航空航天的應用背景下研發的，目前已發展成為世界各國軍、民用飛機的主要結構材料，在飛機結構件中占到70-80%比重，并在很多領域替代了昂貴的鈦合金，成為不可缺少的重要輕質結構材料。隨著現代航空航天領域，核工業，交通運輸業的持續發展，對結構件的綜合性能提出了更高的要求，集質輕、高強、高韌、高斷裂韌性、抗應力腐蝕能力于一身的新一代超高強鋁合金無疑是首選方案。
航空航天用鋁合金發展背景及現狀
鋁合金作為一種較為成熟的輕質高強合金材料在航空航天中的使用量巨大，鋁合金材料一般作為結構材料使用，比鋼有更高的比強度和更優異的加工性能。
航空航天領域主要發展高強、高韌性和耐腐蝕性強的鋁合金材料以滿足航空航天嚴苛的使用條件，應用比較多的為2000系和7000系鋁合金，在高強鋁合金的基礎上進行工藝的改良和材料配方的改進，通過粉末冶金、噴射成型等創新的生產工藝發展性能更優異的輕質鋁合金材料，開展鋁基復合材料及超塑性鋁合金材料相關研究。
在輕質高強鋁合金的發展應用過程中，應力腐蝕問題是伴隨鋁合金的整個應用發展史之中的主要問題，如何削弱或延緩高強度鋁合金在使用過程中的應力腐蝕問題，成為鋁合金應用過程中的主要難題。
在航空航天領域應用較多的有2000系鋁合金的主體成分主要是鋁(Al)、銅(Cu)、鎂(Mg)3種元素，7000系的鋁合金主要成分是Al、鋅(Zn)、Mg、Cu元素，還有一些通過加入一些特殊元素獲得的高性能(高強、高韌、耐腐蝕性能)鋁合金材料。
展開 復合材料竟然能“自愈”了？再也不用擔心航天器會受傷啦~
由兩種以上的不同材料復合在一起形成的材料稱為復合材料。例如，用黏結力很強的環氧樹脂與碳纖維黏合在一起就形成復合材料。與我們熟知的金屬、混凝土、木材、塑料等傳統材料不同，這種復合材料很輕、強度很高、耐腐蝕、制造方便，被廣泛地用在航空航天、交通運輸、化學化工、綠色能源、體育用品等領域。
隨著人類太空探索活動的不斷增加，復合材料已經成了航天工程不可或缺的材料。目前，在地球軌道上的衛星、空間站等航天器越來越多，還有飛向月球和更遙遠火星的航天器。試想一下，在遙遠的太空中，這些航天器一旦受傷了而我們又不能及時進行修復怎么辦？
在自然界中，動物和植物受傷后，傷口會自己慢慢愈合長好，這在醫學上叫“自愈合”。于是有科學家模仿動植物的傷口自愈合功能，開發了一種神奇的能使“傷口”自愈合的復合材料，使用這種材料制造的航天器在太空中受傷后能自己愈合傷口，并且復合材料的力學性能也能得到恢復，從而大大延長航天器的壽命。
制造傷口能自愈合的復合材料，要預先將包了活性樹脂的微膠囊和催化劑分散在復合材料中。這種微膠囊的結構類似于我們平時吃的雞蛋，有一個硬質外殼，里面包裹著液體樹脂，但是其直徑在1微米-500微米左右，只有雞蛋直徑的百分之一左右。當復合材料受傷開裂時，微膠囊的外殼發生破裂，樹脂流出來遇到催化劑后發生化學反應，樹脂的狀態從液態轉變成堅硬的具有很好力學性能的固體，將復合材料的傷口合起來。
縱然復合材料自愈合的原理不難理解，但要應用到實際中去還要攻克很多難題。目前科學家能使復合材料自愈合后的力學性能恢復到原來的80%左右，已經非常接近實用水平。總體來說，自愈合復合材料發展前景光明，發展潛力巨大，在許多工業領域都有待創新性地開發、應用。
透明環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=hysz
展開 中南大學在航空航天特種材料/構件制造方向獲突破性進展！
圖3 超聲攪拌摩擦焊接新工藝與典型件
開發了重要航空航天用高性能新材料
高品質大規格鑄錠、高性能鋁合金厚板/型材是航空航天關鍵承力構件制造所需的重要基礎材料，大鑄錠成分偏析、厚板/型材性能低一直是國產化材料制備存在的主要難題。中南大學突破了鋁合金合金成分優化、微觀組織調控、纖維狀結晶相調控、超聲外場輔助調控鑄錠宏微觀均勻性等關鍵技術，在中南大學成功制成?1380×3600mm2219鋁合金、?630mm和?830mm系列2A14鋁合金高品質鑄錠，為我國重型運載火箭等特種超大型結構件批量制造提供了材料保證；中南大學與東輕公司、北京有色院、北京航材院等單位合作，突破了超強7XXX鋁合金主成分優化、多級熱處理等關鍵技術，研制成功綜合性能達到服役要求的大飛機上翼壁板用超強7XXX鋁合金長厚板；中南大學聯合航天一院、青海國鑫鋁業等公司協同攻關，突破了細晶均質低偏析鑄錠制備、強塑性流變與熱處理協同調控性能等關鍵技術，成功制備了高性能7A99鋁合金型材，機械性能極限強度＞650MPa，屈服強度＞610MPa，延伸率＞13%，為?10m級火箭超高強部段對接環框提供了高品質基礎材料。
圖4 航空航天用高性能基礎材料
中南大學有色金屬材料/構件研究團隊面對新時代的新挑戰，針對國家重大戰略工程對材料/構件極端服役性能的需求，與合作伙伴協同創新、突破瓶頸，搶占制高點，不斷創造新技術，支持國家競爭制勝。
來自喻海良科學網博客
展開 【行業動態】首套航空航天增材制造材料與工藝標準
近日、國際自動機工程師學會 航空航天材料增材制造委員會（AMS-AM）發布了首套行業增材制造材料與工藝標準，包括4項具體標準，主要涉及基于粉末床的激光熔融（LPBF）增材制造技術。
美國聯邦航空管理局（FAA）在2015年便要求SAE成立技術委員會，制定航空航天材料標準與相關文件，以協助FAA進行航空航天裝備增材制造零部件認證，其中也包括質量要求非常嚴格的商用飛機的認證。SAE相關人員表示，此次發布的標準可以支持航空航天裝備關鍵部件的認證，并保證供應鏈內材料性質數據的完整性與可追溯性。
此次發布的增材制造標準具體為：
AMS7000，經應力消除、熱等靜壓和固溶退火的62Ni21.5Cr9.0Mo3.65Nb耐腐蝕耐熱鎳合金LPBF增材制造零部件
AMS7001，用于增材制造的62Ni21.5Cr9.0Mo3.65Nb耐腐蝕耐熱鎳合金粉末
AMS7002，用于航空航天裝備零部件增材制造的原材料制備工藝要求
AMS7003，基于粉末床的激光熔融工藝
來自超過15個國家的350多個SAE成員單位參與了此套標準的編制工作，包括飛行器與發動機原始設備制造商、材料供應商、運營商，設備/系統供應商，服務提供商等。SAE相關人員表示，來自北美、歐洲及其他地區的航空航天領域科研生產單位與監管部門花費了大量精力編制了本套初步的材料和工藝標準，以滿足監管部門對增材制造這項新興技術認證指導材料要求。SAE將繼續編制金屬與聚合物材料增材制造標準，推動增材制造在航空航天領域內的應用。
展開 Hexion公司為航空航天復合材料生產引入了雙組分環氧樹脂
為了減輕航空航天復合材料的生產限制，同時保持成品部件的最高性能，Hexion公司正在巴黎的JEC World上推出其首個雙組分環氧樹脂制造解決方案。
該溶液基于Hexion公司的Epikote系統600-2，A組份（樹脂）和B組份（固化劑），采用了Hübers的計量和混合裝置，Hübers是鑄造和浸漬混合技術的領先者。Hexion公司已為該裝置開發出了在線分析控制，以便在將混合物注入模具之前有效和準確地控制環氧原料的劑量。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/10002.html
“為了滿足航空航天工業的嚴格性能要求，環氧樹脂復合材料通常是通過樹脂轉移模塑或注入嚴格控制的一部分系統來生產的，由于其固有的反應性，這些系統需要在小桶中進行冷運輸和儲存，” Hexion公司環氧樹脂航空航天部門的全球負責人Jean Rivière說。“復合材料在航空航天結構領域的應用越來越多，這給這種制造方法帶來了巨大的壓力。Hexion公司的新雙組分解決方案旨在解決這一挑戰，同時提供最高質量的成品零件。”
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【復合材料脫模劑】航天復材的發展方向與趨勢
復合材料的發展尤為迅速，比如，復合材料脫模劑、航天產品技術等，其應用價值日益顯著。作為功能材料，復合材料的優勢不僅體現在輕質化的結構，更體現在可以滿足新一代航天器超高速度、機動飛行、重復使用等高性能指標要求。與傳統復合材料不同的是新型復合材料為進一步發展提供了動力。從總體發展趨勢來看，復合材料目前主要是向著高性能化、輕質化、多功能化、低成本化等方向發展，繼續開展新材料和新工藝的研究。https://m.hongyantu.com/goodlist/fl/20895.html
接下來，小編簡要總結一下復合材料的“三化”特點：
1、低成本化：低成本化是復合材料發展的大趨勢，很多航空航天部件希望選用高性能的防熱復合材料，比如碳纖維可以提高其使用的可靠性，不能僅因為價格低的問題，而選用可靠性低的的材料。低成本化也是需要從各方面來衡量的，如高成品率并能充分的發揮材料性能的制造工藝，合理的材料設計和應用，針對產品的形狀、尺寸。結構和使用要求采用合理的制造工藝等。由此看來，對于復合材料脫模劑的選用顯得尤為重要，因為好的脫模劑在產品脫模后，表面亮度可以達到直接出貨的標準，無需拋光、打蠟，大大提高了生產效率。
2、高性能化和輕質化：為了滿足新型航空航天的要求，部分復合材料性能會要求得更高。為了進一步提高機動飛行、突防、航天器降落點精度和全天候能力，要求航空航天的防熱層燒蝕外形均勻、對稱，且具有盡可能小的燒蝕量。https://m.hongyantu.com/goodlist/fl/20888.html
3、多功能化：為了實現航空航天小型化的目標和提高突防能力，很多復合材料部件必須同時具備其他功能。
展開 寧波眾遠新材料將亮相中國航空航天增材制造技術發展論壇
2021年8月27日-28日，中國航空航天增材制造技術發展論壇（CASAM）將于上海舉辦。CASAM是SAMA國際論壇系列活動，更是航空航天增材制造技術領域權威盛會。今年，寧波眾遠新材料作為大會的贊助商及參展商，也將以嶄新的姿態，帶來一系列除舊革新的科研突破！
△《報名航空航天3D打印論壇》報名地址
寧波眾遠新材料科技有限公司作為高品質金屬粉末材料供應商，一直秉承著“嚴謹求實，精益求精”的科研精神，在以哈工大為基礎的材料研發團隊的帶領下，在高溫合金金屬粉末研發領域獨樹一幟，打造出了自身特色。材料的品質以及批次的穩定性得到了航空航天圈用戶的認可，并已批量使用到各個項目中，有力的保障了各個項目的正常推進，在增材制造領域獻出了一份微薄之力！
寧波眾遠新材料科技有限公司出品的高溫合金金屬粉末，如GH3536、GH4169、GH3625、GH5188、GH3230等，具有球型度高，氧含量低，流動性好，空心率低，粒度可控等特點，被廣泛應用于航空發動機燃燒室前置擴壓器、承力環、航天大推力發動機泵體機匣以及核反應堆和石油化工用的發動機葉片、機匣等航空航天零部件。
除了在高溫合金領域，寧波眾遠新材料在航空航天的另一大板塊鋁合金領域，也做了相當扎實的研究，并于2020年在國內率先推出了抗拉強度550MPa,屈服強度520MPa，延伸率10%的新型高強鋁合金粉末，這一具有自主知識產權的新型材料的推出，一方面打破了國外企業在這一領域的壟斷，另一方面對航空航天的高強度和輕量化構件有非常積極和重要的意義。
展開 淺談智能材料在航空航天軍事上的應用與前景
所以，智能材料在航空航天軍事領域應用中具有很大潛力，它的研究、開發和利用，對未來武器裝備的發展將產生重大影響；智能蒙皮、自適應機翼、振動噪聲控制和結構健康監測是智能材料結構在飛行器上的典型應用。
強強聯手—明日宇航入股魯晨新材達成戰略合作，開拓航空航天領域高端復合材料的應用
2017年伊始，成都魯晨新材料科技有限公司與四川明日宇航工業有限責任公司成功結為戰略合作伙伴，共同進軍航空航天高端復合材料制造領域。
魯晨新材自成立，始終以“聚焦新型材料.打造自主品牌”為使命，致力于碳纖維、芳綸等高性能復合纖維材料的研發與應用，是國家鼓勵類新材料行業，符合”中國制造2025“、”十三五“等國家戰略規劃。
歷經三載，魯晨新材憑借“德國設備、德式管理、德國技術”，開發的各類復合材料產品廣泛應用于航空航天、安全防護、醫療器械、軌道交通、汽車工業等領域。已獲得發明專利2項，實用新型專利24項，是國家高新技術企業，通過ISO9001、ISO14001、OHSAS18001等管理體系認證。目前已列為省、市、縣的新材料發展重點企業。
明日宇航是新疆機械研究院股份有限公司（簡稱“新研股份”,股票代碼：300159）下屬全資子公司，產品涉及飛機結構、發動機結構、航天產品結構、新材料和工裝模具五個系列，為中航工業、中航發動機、中國航天和中國商飛等提供配套服務。
明日宇航為國家高新技術企業、國家級技術中心，受到四川省科技廳、四川省經濟和信息化委員會等各職能部門高度重視，被列為四川省重大產業項目，為四川省省委書記王東明對口聯系企業。
明日宇航是目前是中國最大的飛機結構件民營配套基地，飛機結構件減重技術的開發和服務為技術主線，與魯晨新材高性能復合纖維材料在航空航天領域“質量輕、強度高”的應用，形成珠聯璧合。
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