盤點中國碳纖維復(fù)合材料發(fā)展進展！

一、中國碳纖維原絲生產(chǎn)的進展

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

1.T700的開發(fā)進展

近5年來，中國T700級軍用碳纖維材料生產(chǎn)技術(shù)逐漸成熟。據(jù)報道，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年獲得中國建筑材料集團有限公司科學(xué)技術(shù)獎進步類一等獎，具有重要的戰(zhàn)略意義。國產(chǎn)T700已經(jīng)成功應(yīng)用于風(fēng)力葉片、電纜復(fù)合芯、壓力容器和交通運輸?shù)刃屡d工業(yè)領(lǐng)域，并初步用于某航空機型和某航天設(shè)備。

2.T800的開發(fā)進展

從多個渠道獲得的信息都表明，繼2012年25噸級T800生產(chǎn)線竣工投運后，中國首條千噸級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2016年投入生產(chǎn)。截至2014年底，航科先后申請國家發(fā)明和實用新型專利80余個，制定碳纖維生產(chǎn)流程測試規(guī)范42項，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%來自國內(nèi)。

3.T1000和更高量級碳纖維的開發(fā)進展

江蘇航科預(yù)計在2020年，將建成千噸級T1000碳纖維生產(chǎn)線和百噸級MJ系列高強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、中國碳纖維復(fù)材生產(chǎn)技術(shù)的進展

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

自動鋪帶機：中國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 大型自動鋪帶機，開始在新型飛機的復(fù)材構(gòu)件研制中得到實驗性的應(yīng)用。

自動鋪絲機：尚未見到有國產(chǎn)化設(shè)備投入應(yīng)用的報道。

自動鋪帶機技術(shù)進展：

中航工業(yè)制造所于2006年組建技術(shù)團隊，致力于復(fù)合材料自動化鋪放的工程化應(yīng)用，通過近十年來的扎實研究，已經(jīng)獲得較大進展。國內(nèi)成飛也在相關(guān)技術(shù)研發(fā)和工程化應(yīng)用方面獲得扎實成績。

中航復(fù)材完成了國產(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)用驗證，已將自動鋪帶用于新型飛機的機翼復(fù)合材料壁板；針對民機尾翼、機翼等課題需求，完成了尾翼平尾蒙皮、機翼蒙皮的系列研究與驗證試驗。在中航復(fù)材的廠區(qū)高跨凈化間內(nèi)，國內(nèi)最先進的大型自動鋪帶設(shè)備——1臺30m×6.5m鋪帶機，具備了32絲束鋪放能力，可實現(xiàn)大型復(fù)合材料構(gòu)件的鋪放。

中國航空新聞網(wǎng)報道，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年一次性通過了成果鑒定：

（1）首次在裝配飛機機翼壁板上采用復(fù)合材料自動鋪帶技術(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)的自動鋪帶在線檢測技術(shù)，實現(xiàn)了自動鋪帶尺寸、角度、輪廓快速精確檢測，申請了發(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，實現(xiàn)了對帽形加筋壁板的變形和漂移的有效控制。

成飛項目已申請4項發(fā)明專利，并已成功應(yīng)用于機翼復(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)鑒定委員會認(rèn)為：該項目總體技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，達到國際先進水平。

另外，自動鋪絲機與自動鋪帶機類似，國內(nèi)最先進的1臺30m×6.5m鋪絲機也裝備了中航復(fù)材，正結(jié)合某民機課題，開展自動鋪絲技術(shù)的研究和工程驗證。

三、中國在樹脂基預(yù)浸料技術(shù)進展

中航復(fù)材的樹脂預(yù)浸料專用生產(chǎn)廠房1.5萬平方米，裝備4套具有國際先進水平大型熱熔預(yù)浸機。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)。

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

種類 原料結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域T300國產(chǎn)T300級碳纖維增強高韌性環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料 飛機的垂尾、平尾、機身尾段T700國產(chǎn)T700碳纖維增強雙馬樹脂基復(fù)合材料、高韌性環(huán)氧樹脂 飛機機翼、機身等主結(jié)構(gòu)T800國產(chǎn)T800級高韌性碳纖維復(fù)合材料 正在考核驗證

（《紡織導(dǎo)報》）