在航空、航天、交通等高端装备制造领域,有“一克重就是一克金”的说法,材料越轻结构工作效能越高。目前国际通用的碳纤维复合材料可以显著提高装备性能,但加工过程极易产生损伤,制约其广泛应用。
2017年度国家技术发明一等奖授予大连理工大学贾振元团队,表彰其发明的“高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备”解决了碳纤维复合材料构件高质高效加工难题,将我国碳纤维复合材料构件加工技术水平推进到国际前沿。
航空、航天、交通等领域高端装备是国家制造水平和综合实力的集中体现,碳纤维增强树脂基复合材料可以为高端装备减重增效,具有非同寻常的战略意义。然而这种材料是典型的难加工材料,加工过程中极易产生毛刺、撕裂、分层等加工损伤,难以满足碳纤维复合材料构件的高性能要求,制约了这种高性能材料的推广应用,限制了装备性能的提升。
百上千次实验后,团队揭开了碳纤维复材去除机理和加工损伤形成机制,当力小且集中时,纤维易剪断且损伤小。通俗来说,10微米和30微米的切深相比,前者的小切深可减少纤维界面的开裂;而当刀具圆弧半径小于纤维半径时,纤维更容易被剪断而不是折断……
十几年来,团队在摸清机理后,提出了针对碳纤维复合材料加工的切削理论体系,实现了切削理论的源头创新。提出了“微元去除”和“反向剪切”加工损伤抑制原理,研制出三类9个系列制孔、铣削等系列加工工具。完全拥有自主知识产权的新工具,使碳纤维复合材料加工损伤由厘米量级减至0.1毫米以内,加工理论与技术进入国际领先水平。刀具寿命为进口产品的2-7倍,价格则降至1/6-1/4。 “微元去除” “反向剪切”等系列技术获多项发明专利。
经过10多年攻关,团队研发出13台套高性能碳纤维复合材料数控加工工艺装备,成为我国航空航天多个重点型号关键复合材料构件加工的唯一装备,实现了从无法加工或手工加工到低损伤数字化加工的跨越。成果已在航天一院、航天三院、中航工业、中国商飞等企业应用,突破了某新型航天装备舱段、某飞行器筒段、某系列直升机旋翼、某重型飞机调节板、大型客机机身筒段试验件、高铁车身试验件等关键复合材料构件高质高效加工难题,打破国外封锁。
- 北化贾晓龙教授、杨小平教授团队 Compos. Part B:上浆剂在碳纤维复合材料成型过程中的跨尺度演变及作用机制新发现 2024-09-19
- 北化贾晓龙教授、杨小平教授 Adv. Compos. Hybrid. Ma.:碳纤维复合材料新型耐高温界面相的构建方面取得新进展 2024-04-28
- 北化贾晓龙教授、杨小平教授团队 Small 封面文章:再生碳纤维复合材料界面电荷调控实现结构-功能一体化 2024-02-17
- 四川大学李兴亮博士/汪秀丽教授团队 Mater. Horiz.:高性能可化学回收类聚烯烃生物基聚酯材料 2024-11-22
- 中科院兰州化物所王晓龙研究员团队《Mater. Horiz.》:光固化3D打印高性能聚氨酯弹性体 2024-11-18
- 济南大学化学化工学院国家级人才团队招聘启事 - 教授、副教授、讲师、博士后(师资) 2024-11-12
- 瞿金平:在高分子材料加工领域敢为人先 2015-04-29