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先進復(fù)合材料高溫熱工裝備發(fā)展趨勢
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所謂復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上的組分材料，運用一定的工藝技術(shù)制備組合而成的多相新材料體系，其綜合性能優(yōu)于各自組分材料。先進復(fù)合材料指用高性能增強體如碳纖維、芳綸等高性能耐熱高聚物構(gòu)成的復(fù)合材料，包括金屬基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能復(fù)合材料，復(fù)合材料的各個組成材料在性能上起協(xié)同作用，與傳統(tǒng)材料相比，具有比強度高、質(zhì)量輕、比模量高、抗疲勞性能好，及減振性能好等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。
隨著高科技領(lǐng)域的發(fā)展，特別是隨著超高速導(dǎo)彈、大型運載火箭、太空艙、超音速戰(zhàn)機、新一代大飛機等先進航天航空裝備技術(shù)的發(fā)展，并伴隨著人們對節(jié)約資源、保護環(huán)境意識的提高，對先進復(fù)合材料的要求逐步提高，進而對先進復(fù)合材料的高溫熱工裝備的要求越來越高。正所謂“一代材料，一代裝備”，先進復(fù)合材料的發(fā)展歷程表明，一代新材料的出現(xiàn)支撐了一代新裝備的研發(fā)，一代新裝備研制牽引一代新材料的應(yīng)用。
耐高溫先進復(fù)合材料的制備工藝也不斷推陳出新，但是，無論哪種制備工藝，都要用到熱工設(shè)備。在碳纖維、碳/碳復(fù)合材料及大部分陶瓷基復(fù)合材料的制備過程中，均存在一個有機原材料無機化或陶瓷化的過程，而這個過程必須要特種熱工裝備來完成，以避免碳纖維、碳基體、有機原材料等非氧化物組分在高溫下氧化。而對于金屬基復(fù)合材料來說，在制備過程中也常常需要進行真空退火、淬火、滲碳等熱處理工藝，這些工藝過程也需要特種熱工裝備來完成。只不過是不同的工藝所用的熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、功能不同而已。像采用Sol-gel工藝制備SiO2f/SiO2復(fù)合材料及構(gòu)件時用于燒成的馬弗爐，結(jié)構(gòu)、原理、功能就相對簡單；而像采用CVI工藝制備Cf/SiC復(fù)合材料及構(gòu)件時用到的CVI爐，結(jié)構(gòu)、原理、功能就相對復(fù)雜得多。然而，無論這些熱工設(shè)備簡單與否，它們的性能水平往往決定著所制備材料及構(gòu)件的性能水平，正所謂“一代裝備、一代材料”。
為了支撐先進航天航空等領(lǐng)域裝備技術(shù)的發(fā)展，同時，為了有利于節(jié)約資源和環(huán)保，先進復(fù)合材料性能的不斷突破，相應(yīng)的制備工藝得到了持續(xù)的改進，由此也帶動了先進復(fù)合材料熱工裝備技術(shù)的進步，并朝著大型化、集成化、自動化、智能化和綠色化方向發(fā)展。
“工欲善其事，必先利其器”，裝備制造技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為我國新材料產(chǎn)業(yè)提升與轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素。加快先進復(fù)合材料相關(guān)熱工裝備制造技術(shù)的發(fā)展，對推動復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步，實現(xiàn)“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的轉(zhuǎn)變具有重大的意義。
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