復(fù)合材料發(fā)展?fàn)顩r

復(fù)合材料狀況0．前言《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》發(fā)展目標(biāo)：到2020年，我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)是：自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全能力增強(qiáng)，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列。尤其在信息、生物、材料和航天等前言領(lǐng)域達(dá)到世界先進(jìn)水平。其中復(fù)合材料作為新材料中不可分割的重要部分，明確指出對(duì)新材料的結(jié)構(gòu)與復(fù)合華作為復(fù)合材料研究的一重點(diǎn)領(lǐng)域。1．復(fù)合材料概述復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的的物質(zhì)組成的一種多相固體材料。在復(fù)合材料中，連續(xù)相成為基體，分散相成為增強(qiáng)體。材料主要分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和高分子材料，金屬材料本身密度大、化學(xué)性差；無(wú)機(jī)非金屬材料脆性大；高分子材料易老化不耐高溫。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，尤其是我國(guó)航空航天事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)材料提出了“三高一低”（即高強(qiáng)度、高模量、高耐溫和低密度）的要求。單一材料所表現(xiàn)出的性能滿足不了苛刻條件下材料性能的要求，因此，將三種材料復(fù)合并合理設(shè)計(jì)后通過(guò)“揚(yáng)長(zhǎng)避短”使得高性能復(fù)合材料得以快速發(fā)展。2．復(fù)合材料得分類(lèi)復(fù)合材料按照基體材料種類(lèi)分為樹(shù)脂基、金屬基和陶瓷基；按照增強(qiáng)形態(tài)分為纖維增強(qiáng)、顆粒增強(qiáng)和疊層（層狀）增強(qiáng)。按照增強(qiáng)形態(tài)所致的復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、抗疲勞性好、耐高溫、和斷裂安全系數(shù)高等特性。2．1樹(shù)脂基復(fù)合材料發(fā)展樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度、比模量高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，60年代問(wèn)世至今，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)成為一重要的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并且廣泛應(yīng)用于武器裝備，對(duì)武器裝備的輕量化、微型化和高性能化起到了至關(guān)重要的作用；由于樹(shù)脂基復(fù)合材料較低的密度，應(yīng)用于航空飛機(jī)，可降低飛機(jī)自重的25%-30%。2.1.1國(guó)外現(xiàn)狀據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，全世界樹(shù)脂基復(fù)合材料制品共有40000多種，截止2007年，全球纖維增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)量達(dá)750多萬(wàn)噸，從業(yè)人員約45萬(wàn)人，年產(chǎn)值約415億歐元[1]。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)和日本早在20世紀(jì)90年代初就開(kāi)始從熱固性樹(shù)脂向高性能熱塑性樹(shù)脂研究。熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料可以明顯節(jié)約加工時(shí)間和工序。樹(shù)脂基復(fù)合材料作為優(yōu)異的性能主要應(yīng)用于汽車(chē)、建筑、航空和體育用品中。2.1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)樹(shù)脂基復(fù)合材料發(fā)展約50年左右，近年來(lái)，受世界復(fù)合材料大環(huán)境的影響，我國(guó)樹(shù)脂基復(fù)合材料發(fā)展迅速，“十二五”國(guó)家發(fā)展綱要明確指出了新材料的發(fā)展應(yīng)用，玻璃鋼即玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂在我國(guó)發(fā)展迅速，全球玻璃纖維2014年總產(chǎn)值為7898.5百萬(wàn)美元，預(yù)期在2019年達(dá)11046.5百萬(wàn)美元，年增長(zhǎng)率6.9%，目前，亞洲市場(chǎng)容量最大。2014年全球玻璃纖維復(fù)合材料行業(yè)總產(chǎn)值為4898百萬(wàn)美元，預(yù)期2019年達(dá)7044.3百萬(wàn)美元，年增長(zhǎng)率7.1%。2013年中國(guó)產(chǎn)量達(dá)410萬(wàn)噸，中國(guó)玻纖復(fù)合材料增長(zhǎng)迅速，自1978（3.5萬(wàn)噸）年到2013（410萬(wàn)噸）年，中國(guó)總產(chǎn)量增長(zhǎng)了683倍。2.1.3樹(shù)脂基復(fù)合材料制造技術(shù)依據(jù)不同類(lèi)型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)合材料，對(duì)模具及制造工藝要求較瓷基復(fù)合材料更快的發(fā)展，突破自身的缺陷，其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)主要為：1.降低陶瓷基復(fù)合材料的制造成本，目前CMC成本較好，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展，美國(guó)陶瓷界人士認(rèn)為：通過(guò)凝膠鑄成型與水基低壓制造成型是目前較好的陶瓷成型工藝，且成本低；2.提高陶瓷基復(fù)合材料的可靠性和可重復(fù)制造性，降低因增強(qiáng)效應(yīng)所帶來(lái)得加工不穩(wěn)定性；3.目前CMC設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要參考金屬材料設(shè)計(jì)手冊(cè)，其本身尚沒(méi)有形成完成的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，隨著科技手段的進(jìn)步，在特殊領(lǐng)域和特殊構(gòu)件下金屬手冊(cè)滿足不了陶瓷材料的設(shè)計(jì)要求，因此需盡快完善陶瓷基材料的設(shè)計(jì)手冊(cè)并制定新的加工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以便進(jìn)一步推進(jìn)陶瓷材料的進(jìn)步。3.結(jié)論為了滿足苛刻條件下材料的使用，復(fù)合材料以其輕質(zhì)、高強(qiáng)、結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性、結(jié)構(gòu)功能一體化等優(yōu)異的綜合性能在各個(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)出突出的作用。尤其在航空航天、國(guó)防軍工、能源交通、資源環(huán)境等國(guó)民經(jīng)濟(jì)中影響巨大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)復(fù)合材料的發(fā)展將會(huì)在上述特性的基礎(chǔ)上更經(jīng)濟(jì)化、功能性更專一化的領(lǐng)域發(fā)展迅速。國(guó)家推出“十三五”綠色環(huán)保節(jié)能后，復(fù)合材料的發(fā)展將會(huì)更加全面。專業(yè)化，系列化。參考文獻(xiàn)[1]陳詳寶.先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的發(fā)展[J].航空材料學(xué)報(bào),2000,v20(1):46-48[2]陳詳寶.先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用[J].航空材料學(xué)報(bào),2003,v23(增):198-199[3]陳詳寶,張寶艷,邢麗英.先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國(guó)材料進(jìn)展,2009,v28(6):3-5[4]邢麗英,蔣詩(shī)才,周正剛.先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料制造技術(shù)進(jìn)展[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),2013,v30(2):2-5[5]何亞飛,矯維成等.樹(shù)脂基復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展[J].纖維復(fù)合材料,2011,2:7-9[6]耿運(yùn)貴,張永濤.樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,V26(2):192-195[7]郝斌,段先進(jìn)等.金屬基復(fù)合材料的發(fā)展?fàn)顩r及展望[J].材料導(dǎo)報(bào),2005,V19(7):64-66[8]李鳳平.金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀[J].玻璃剛/復(fù)合材料,2004,1:47-50[9]王倩,高建國(guó)等.金屬基復(fù)合材料的發(fā)展與應(yīng)用[J].沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,V19(2):10-13[10]張荻,張國(guó)定等.金屬基復(fù)合材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)材料進(jìn)展,2010,V29(4):1-4[11]張效寧,王華等.金屬基復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].云南冶金,2006,V35(5):53-55[12]張發(fā)云,閆紅等.金屬基復(fù)合材料制備工藝研究進(jìn)展[J].鍛壓技術(shù),2006,6:100-103[13]張立同,成來(lái)飛.連續(xù)纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略討論[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),2007,V27(2):1-4[14]王俊奎,周施真.陶瓷基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].1990,V7(4):1-3[15]何柏林,孫佳.陶瓷基復(fù)合材料增韌技術(shù)的研究進(jìn)展[J].粉末冶金工業(yè),2009,V19(4):49-51[16]史國(guó)普.纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料概述[J].陶瓷,2009,16-19[17]周洋,袁廣江等.高溫結(jié)構(gòu)陶瓷基復(fù)合材