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復合材料為什么會受到軍事工業如此青睞

2024-10-16 10:03

復合材料在軍事工業備受青睞主要有以下原因:一、高性能優勢1、高強度和高模量:復合材料中的纖維增強體(如碳纖維、芳綸纖維等)強度和模量極高,像碳纖維拉伸強度是鋼的5-10倍。纖維與基體材料復合后承載能力出色 ...

復合材料在軍事工業備受青睞主要有以下原因:
一、高性能優勢
1、高強度和高模量:復合材料中的纖維增強體(如碳纖維、芳綸纖維等)強度和模量極高,像碳纖維拉伸強度是鋼的5-10倍。纖維與基體材料復合后承載能力出色,滿足軍事裝備在復雜應力環境下對強度的要求。
2、良好的耐疲勞性:復合材料承受交變載荷時耐疲勞性能優異,如碳纖維增強復合材料的疲勞強度可達到拉伸強度的70%-80%,而金屬材料一般為30%-50%,這能使軍事裝備在長期使用中保持穩定性能,降低疲勞損傷導致的結構失效風險。
二、輕量化特點
1、低密度:大多數復合材料密度比傳統金屬材料低得多,例如碳纖維增強環氧樹脂復合材料密度約為1.5-1.6g/cm3,遠低于鋼和鋁合金。
2、減重對軍事裝備的意義:在軍事領域裝備輕量化至關重要。對于飛行器,每減輕 1kg 重量可增加航程、降低燃油消耗、提升機動性;在戰斗機設計中大量使用復合材料可減重20%-30%,提高作戰半徑、爬升率和機動性,地面武器裝備輕量化可提高戰略和戰術機動性。
三、隱身性能
1、雷達隱身:某些復合材料通過特殊設計和材料選擇可降低雷達反射截面積,如采用含吸波劑的復合材料或進行結構設計使電磁波在材料內部多次反射和吸收,降低被雷達探測的概率。
2、紅外隱身:復合材料可在一定程度上實現紅外隱身,一些復合材料紅外發射率低,還可優化熱傳導性能使裝備表面溫度分布均勻,降低被紅外探測設備發現的可能性。
四、設計靈活性
1、可定制性強:復合材料可根據軍事裝備需求定制設計,通過調整纖維類型、含量、鋪設方向和基體材料種類等參數獲得不同性能的復合材料,例如在導彈彈體設計中可設計出梯度性能的復合材料結構。
2、復雜形狀成型:復合材料易于加工成復雜形狀,為軍事裝備創新設計提供更多可能。與金屬材料相比,復合材料成型無需復雜機械加工和焊接工藝,可通過模具一次性成型復雜三維結構,如在無人機機翼設計中制造出特殊氣動外形的機翼提高飛行和隱身性能。

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