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盤點(diǎn)中國(guó)高量級(jí)碳纖維技術(shù)與國(guó)外有哪些差距？

2016-09-28 13:08:55 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

一、中國(guó)碳纖維原絲生產(chǎn)的進(jìn)展

中國(guó)的碳纖維生產(chǎn)商從2008年開始崛起，恒神集團(tuán)和中復(fù)神鷹率先在2010年實(shí)現(xiàn)了千噸級(jí)的產(chǎn)能，大連興科碳纖維和藍(lán)星纖維也是奮起直追，具有不小的競(jìng)爭(zhēng)潛力。但在產(chǎn)品種類上，尤其是高量級(jí)的碳纖維技術(shù)，與國(guó)外碳纖維生產(chǎn)商還有一定差距，目前，中國(guó)T300級(jí)材料已經(jīng)相對(duì)成熟，而T700以上級(jí)別的復(fù)材仍在研發(fā)和小規(guī)模試生產(chǎn)中。

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T700碳纖維

1. T700的開發(fā)進(jìn)展

近5年來(lái)，中國(guó)T700級(jí)軍用碳纖維材料生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟。據(jù)報(bào)道，中復(fù)神鷹公司投產(chǎn)的T700生產(chǎn)線是目前世界上第三個(gè)采用干噴濕紡工藝體系的商業(yè)化生產(chǎn)線，2014年獲得中國(guó)建筑材料集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)進(jìn)步類一等獎(jiǎng)，具有重要的戰(zhàn)略意義。國(guó)產(chǎn)T700已經(jīng)成功應(yīng)用于風(fēng)力葉片、電纜復(fù)合芯、壓力容器和交通運(yùn)輸?shù)刃屡d工業(yè)領(lǐng)域，并初步用于某航空機(jī)型和某航天設(shè)備。

2. T800的開發(fā)進(jìn)展

從多個(gè)渠道獲得的信息都表明，繼2012年25噸級(jí)T800生產(chǎn)線竣工投運(yùn)后，中國(guó)首條千噸級(jí)T800生產(chǎn)線于2014年3月在江蘇鎮(zhèn)江新區(qū)奠基。江蘇航科投資6億元，預(yù)計(jì)2016年投入生產(chǎn)。截至2014年底，航科先后申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明和實(shí)用新型專利80余個(gè)，制定碳纖維生產(chǎn)流程測(cè)試規(guī)范42項(xiàng)，環(huán)保節(jié)能措施使產(chǎn)品成本降低30%，產(chǎn)品性能離散型低于5%。江蘇航科T800級(jí)材料已具備系列化高性能碳纖維制備技術(shù)和低成本化能力，碳纖維生產(chǎn)原材料和主要設(shè)備幾乎100%來(lái)自國(guó)內(nèi)。

3. T1000和更高量級(jí)碳纖維的開發(fā)進(jìn)展

江蘇航科預(yù)計(jì)在2020年，將建成千噸級(jí)T1000碳纖維生產(chǎn)線和百噸級(jí)MJ系列高強(qiáng)度高模量碳纖維生產(chǎn)線。并開展T1200和M70J等更高性能纖維以及專用復(fù)合材料的研制及產(chǎn)業(yè)化工作。

二、中國(guó)碳纖維復(fù)材生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展

手工鋪疊自動(dòng)化：航空用先進(jìn)復(fù)合材料構(gòu)件大部分仍在使用手工鋪疊，預(yù)浸料自動(dòng)下料機(jī)和激光投影儀兩種關(guān)鍵設(shè)備大多需要進(jìn)口。而且對(duì)于大型構(gòu)件，依然難以保證鋪疊質(zhì)量和速度。

自動(dòng)鋪帶機(jī)：中國(guó)正在起步研究的階段。北京航空制造工程研究所研制的6m×20m 大型自動(dòng)鋪帶機(jī)，開始在新型飛機(jī)的復(fù)材構(gòu)件研制中得到實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用。

自動(dòng)鋪絲機(jī)：尚未見到有國(guó)產(chǎn)化設(shè)備投入應(yīng)用的報(bào)道。

自動(dòng)鋪帶機(jī)技術(shù)進(jìn)展：

中航工業(yè)制造所于2006年組建技術(shù)團(tuán)隊(duì)，致力于復(fù)合材料自動(dòng)化鋪放的工程化應(yīng)用，通過(guò)近十年來(lái)的扎實(shí)研究，已經(jīng)獲得較大進(jìn)展。國(guó)內(nèi)成飛也在相關(guān)技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用方面獲得扎實(shí)成績(jī)。

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碳纖維自動(dòng)鋪絲機(jī)

中航復(fù)材完成了國(guó)產(chǎn)預(yù)浸帶制備、鋪帶工藝等系列研究與相關(guān)工程化應(yīng)用驗(yàn)證，已將自動(dòng)鋪帶用于新型飛機(jī)的機(jī)翼復(fù)合材料壁板；針對(duì)民機(jī)尾翼、機(jī)翼等課題需求，完成了尾翼平尾蒙皮、機(jī)翼蒙皮的系列研究與驗(yàn)證試驗(yàn)。在中航復(fù)材的廠區(qū)高跨凈化間內(nèi)，國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的大型自動(dòng)鋪帶設(shè)備——1臺(tái)30m×6.5m鋪帶機(jī)，具備了32絲束鋪放能力，可實(shí)現(xiàn)大型復(fù)合材料構(gòu)件的鋪放。

中國(guó)航空新聞網(wǎng)報(bào)道，成飛“大型復(fù)合材料整體壁板精確制造技術(shù)研究”科技成果于2014年一次性通過(guò)了成果鑒定：

（1）首次在裝配飛機(jī)機(jī)翼壁板上采用復(fù)合材料自動(dòng)鋪帶技術(shù)，解決了大型復(fù)合材料整體壁板精確制造的技術(shù)關(guān)鍵，制定了自動(dòng)鋪帶的工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；

（2）開發(fā)了基于激光投影技術(shù)的自動(dòng)鋪帶在線檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)鋪帶尺寸、角度、輪廓快速精確檢測(cè)，申請(qǐng)了發(fā)明專利；

（3）提出了基于數(shù)字化技術(shù)的帽形加筋壁板R區(qū)精確填充方法，研制了專用轉(zhuǎn)角R區(qū)填充物成型工裝，實(shí)現(xiàn)了帽型結(jié)構(gòu)的一步成型制造；

（4）建立了復(fù)合材料加筋壁板變形控制理論模型和筋條漂移模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帽形加筋壁板的變形和漂移的有效控制。

成飛項(xiàng)目已申請(qǐng)4項(xiàng)發(fā)明專利，并已成功應(yīng)用于機(jī)翼復(fù)合材料大型整體壁板的制造中，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。四川省科學(xué)技術(shù)鑒定委員會(huì)認(rèn)為：該項(xiàng)目總體技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

另外，自動(dòng)鋪絲機(jī)與自動(dòng)鋪帶機(jī)類似，國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的1臺(tái)30m×6.5m鋪絲機(jī)也裝備了中航復(fù)材，正結(jié)合某民機(jī)課題，開展自動(dòng)鋪絲技術(shù)的研究和工程驗(yàn)證。

三、中國(guó)在樹脂基預(yù)浸料技術(shù)進(jìn)展

中航復(fù)材的樹脂預(yù)浸料專用生產(chǎn)廠房1.5萬(wàn)平方米，裝備4套具有國(guó)際先進(jìn)水平大型熱熔預(yù)浸機(jī)。在技術(shù)上，基本掌握第三代高性能復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，5228E、9918和AC531等高韌性樹脂復(fù)合材料的韌性已達(dá)到波音公司制定的高韌性碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料標(biāo)準(zhǔn)（BMS8-276）。

在第三代國(guó)產(chǎn)樹脂基材料達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，中航復(fù)材系統(tǒng)開展了國(guó)產(chǎn)碳纖維樹脂基復(fù)合材料的工程應(yīng)用驗(yàn)證，如：

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