我国又突破一型战略材料 航空制造又上升一个新高度

2018-01-20 08:22:18   



2018年1月8日,科技部门户网站公布了获得国家科学技术进步奖一等奖的新型碳纤维材料的相关资料。文章的题目为“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”,从题目中我们就可以看出,这款新材料不仅实现了技术突破,更是实现了量产化而且是达到了千吨级。碳纤维一直是我国材料领域的弱项,此次能够实现量产,对于我国航空工业来讲,意义非凡。

碳纤维是国防建设和国民经济不可或缺的战略性新材料,其制备技术一直被国外发达国家垄断和封锁,干喷湿纺是目前国际上高性能碳纤维的先进制备技术,仅有日本和美国两家掌握。


碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,碳纤维拉伸强度约为2到7GPa,拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米,拥有极好的柔韧性。碳纤维的化学性质与碳相识,除能被强氧化剂氧化外,对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400℃时才会出现明显的氧化,对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性。碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。当前,全球碳纤维核心技术被牢牢掌控在日本美国德国等少数发达国家手中。美日始终保持着对中国碳纤维行业严格的技术封锁。


中国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,80年代开始研究高强型碳纤维。到“十一五“末期,我国才刚刚具备相当于日本T700的国产碳纤维百吨制造,与美日的t800/t1000有较大的差距,因此之前的高性能碳纤维都依赖进口,2016年2月15日,中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。
关于碳纤维型号,很多人不了解T1000、T800是代表什么意思。就拿日本最顶尖的碳纤维制造商东丽讲,通常,东丽碳纤维分为两个系列T和M。T系列表示的是拉伸强度,M系列表示的是模量。T级追求的是强度,M级追求的是韧度。T级现在最高等级是T1000,M级最高等级为MJ60. M级要比T级更难生产。T级大家非专业可认为为航空级,广泛用在飞机,汽车,高级自行车等。M级也可认为航天级或日本表述为宇宙级。用于火箭,航天器,卫星等。起初在T系列碳纤维中后三位或四位数字代表着近似的拉伸强度,单位是kgf/mm2或者ksi。例如T700拉伸强度为711ksi。这里的单位用的是英制单位,通常我们看公制单位MPa。在M系列碳纤维中,字母后两位数字代表近似的拉伸模量,例如M55J的拉伸模量为55*1000kgf/mm2.。
碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必不可少的战略基础材料。将碳纤维复合材料应用在战略导弹的弹体和发动机壳体上,可大大减轻重量,提高导弹的射程和突击能力。碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具实现“轻量化“的完美材料。此次获得国家技术进步一等奖的碳纤维材料标志着我国的碳纤维材料已经接近美日的水平,随着科研投入的不断增加,未来领先世界将不再遥远。(利刃)