Ứng dụng vật liệu composite trong ngành hàng không – vũ trụ

Vật liệu composite được sủ dụng rộng rãi trong những lĩnh vực khác nhau của ngành chế tạo máy và của nền kinh tế quốc dân.Ngày nay vật liệu composite được sủ dụng ngày càng nhiều trong thiết kế chế tạo những kết cấu hàng không, tên lửa, vũ trụ hiện đại…Việc nghiên cứu, chế tạo những vật liệu mới và các kết cấu sản phẩm từ chúng ta là một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học kĩ thuật và đó cũng là nhiệm vụ có tính cấp bách chiến lược của đất nước Việt Nam đang phát triển, có đầy đủ trong tay nguyên liệu và năng lượng.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC Bộ mơn: Máy thiết bị cơng nghiệp hóa chất - dầu khí ********************* ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG HÀNG KHÔNG- VŨ TRỤ Sinh viên hướng dẫn: Trương Thị Yến Thi Sinh viên thực : Vũ Duy Khương Lớp : Máy Hóa K50 Hà Nội 11- 2009 MỤC LỤC  Lời nói đầu…………………………………………………………………3  Phần I: Lịch sử phát triển ứng dụng………………………………  Phần II: Thành phần cấu tạo composite dùng ngành hàng không- vũ trụ 9……………………………………9  Phần III: Cơng nghệ chế tạo số chi tiết cho vật thể bay… 18  Phần IV: Ứng dụng vật liệu composite Việt Nam…………………….21  Tài liệu tham khảo……………………………………………………… 23 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Lời nói đầu Vật liệu composite sủ dụng rộng rãi lĩnh vực khác ngành chế tạo máy kinh tế quốc dân.Ngày vật liệu composite sủ dụng ngày nhiều thiết kế chế tạo kết cấu hàng không, tên lửa, vũ trụ đại…Việc nghiên cứu, chế tạo vật liệu kết cấu sản phẩm từ thành tựu quan trọng tiến khoa học kĩ thuật nhiệm vụ có tính cấp bách chiến lược đất nước Việt Nam phát triển, có đầy đủ tay nguyên liệu lượng Nhờ ứng dụng vật liệu composite, người nâng tầm cao, tầm xa thời gian bay vật thể bay Năm 1987, máy bay thử nghiệm Voyager nặng có 450 kg, chế tạo từ 100% từ vật liệu composite thực thành cơng chuyến bay liên tục vịng quanh trái đất Ngày chế tạo máy bay siêu tốc, chủ yếu từ composite, bay tầng khí với vận tốc gấp 25 lần vận tốc truyền âm khơng khí.Nhờ ứng dụng vật liệu mới, có chuyến bay dài ngày vệ tinh, tàu vũ trụ người không gian Cũng nhờ ứng dụng vật liệu composite, người ngày chinh phục mạnh mẽ khoảng không vũ trụ.Có nhiều điều trước dám mơ ước,nay trở thành thực Sở dĩ composite ứng dụng phát triển rộng rãi chúng bền nhẹ Rất nhiều đòi hỏi khắt khe kĩ thuật cơng nghệ đại, có vật liệu composite đáp ứng Vì ngành khoa học- công nghệ vật liệu mũi nhọn then chốt nghiệp công nghiệp hóa, đại hóa Vật liệu composite vật liệu tương lai.Ngày việc nghiên cứu, sản xuất ứng dụng ngày lan rộng với quy mô ngày lớn sang tất nước, đặc biệt nước phát triển Thế kỉ XXI kỉ công nghệ cao vật liệu composite SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Nếu vật liệu khác, phải từ vật liệu sau chế tạo kết cấu- sản phẩm, vật liệu composite nhiều hình thành trình chế tạo kết cấu- sản phẩm( trình quấn thân vỏ động cơ, quấn ống kĩ thuật…khi sản phẩm hình thành đồng thời tạo vật liệu composite) Khả đặc tính composite phụ thuộc vào ba yếu tố: vật liệu thành phần composite, cấu trúc phân bố chúng, công nghệ chế tạo Chỉ cần thay đổi ba yếu tố đủ dẫn đến thay đổi composite Nội dung tài liệu gồm phần chính: “Phần I :Lịch sử phát triển ứng dụng vật liệu composite ngành hàng không- vũ trụ Phần II: Thành phần cấu tạo composite dùng ngành hàng không- vũ trụ Phần III: Cơng nghệ chế tạo số chi tiết cho vật thể bay Phần IV: Ứng dụng vật liệu composite Việt Nam.” Vì tài liệu copy- paste lần đầu tiên, ah không, lần chép sách với hướng dẫn bạn Thi ngố( xác VN ko có đủ vốn từ để miêu tả tớ yêu cô nào!) chưa biết tý mơn vật liệu composite này, nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót DK mong nhận góp ý bạn đọc Mọi chi tiết xin liên hệ theo: Email: khuongvuduy87@yahoo.com Iphone: +841697478822 Tác giả Duy Khuong! SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI PHẦN I :LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG NGÀNH HÀNG KHÔNG_ VŨ TRỤ Lịch sử phát triển  Composite ứng dụng ngành hàng không kĩ thuật tên lửa lần Mỹ vào khoảng năm 50 Hãng Boeing Mỹ dùng vật liệu composite cốt sợi thủy tinh chế tạo máy bay từ năm 1958 Ở Liên Xo cũ, việc ứng dụng composite hàng không kĩ thuật tên lửa muộn Mỹ chút ít, vào khoảng đầu năm 60 Kể từ xuất nhiều vật liệu khác như: composite sợi cacbon, sợi hữu cơ, sợi bor,…với tính kì diệu mà khơng vật liệu tự nhiên cạnh tranh được, điều mở khả vô rộng lớn để nâng cao tầm cao, tầm xa vật thể bay Chỉ thời gian ngắn áp dụng, nghiên cứu phát triển công nghệ vật liệu mới, công nghệ chế tạo vật thể bay phát triển cách vượt bậc: có chuyến bay dài, trí du lịch vũ trụ người  Năm 1987, máy bay thử nghiệm Voyager Mỹ Hercules Aerospace Company sản xuất thực thành công chuyến bay không nghỉ vịng quanh trái đất với trọng lượng có 450 kg từ composite carbon. Mỹ thực chế tạo máy bay chở khách bay cao tầng khí quyển, có tên “ Tốc hành Phương Đông”  Trong năm 2008 sợi carbon DuPont Kevlar (mạnh thép lần) kết hợp với nhựa thermoset nâng cao để chế tạo cho máy bay vận chuyển quân ECS Composites giảm 30% trọng lượng chịu cường độ cao  Hiện Boeing 747 767 sử dụng vật liệu composite để giảm trọng lượng bay đường dài,còn boeing 787 phần cánh thân máy bay kết cấu gồm phần lớn vật liệu composite SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Như không công nghiệp chế tạo vật thể bay, mà tất ngành công ngiệp khác, nhu cầu sử dụng composite giới ngày tăng Vì composite vật liệu chủ lực tương lai kỷ XXI kỷ vật liệu composite Ứng dụng vật liệu composite ngành hàng không -vũ trụ SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI  “Voyager”, máy bay thử nghiệm Mỹ với 100% composite. • “Tàu tốc hành Phương Đông”, máy bay chở khách làm từ 100% composite • “Ruslan”, máy bay khổng lồ Nga, có tổng vật liệu composite sử dụng lên tới 5500kg, giảm 1500kg trọng lượng • “ IL-96, TU-204” cỡ lớn, máy bay chở khách chiếm 55% trọng lượng composite, giảm 1/3 tải trọng  Tên lửa chiến lc nguyờn liu rn, composite chim 75ữ90% trng lng ã Trc thng chin u, composite chim 45ữ60% trng lng ã MiG 29, MiG 31, MIG-X, máy bay chiến đấu sử dụng 100÷790 kg vật liệu composite  AN-124, tầu lượn Mỹ, sử dụng tới 2200kg vật liệu composite  Tên lửa vũ trụ có động nhiên liệu rắn, phóng lên vũ trụ năm 1987 chế tạo từ composite Như composite sử dụng rộng rãi trong: Airplanes, rockets and missiles SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Trang Ñề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI PHẦN II: THÀNH PHẦN VÀ CẤU TẠO COMPOSITE DÙNG TRONG HÀNG KHÔNG- VŨ TRỤ Vật liệu composite vật liệu chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều thành phần khác nhau, nhằm mục đích tạo vật liệu có tính ưu việt hẳn vật liệu ban đầu Những thành phần vật liệu composite gồm: thành phần cốt( sợi, hạt…) nhằm đảm bảo cho composite có đặc tính học cần thiế vật kiệu đảm bảo cho liên kết làm việc hài hòa thành phần composite với Khả khai thác sử dụng vật liệu composite phụ thuộc vào đặc tính cơ, lý, hóa vật liệu thành phần, cấu trúc phân bố vật liệu cốt, độ bền vững liên kết giũa cốt Các loại conposite sử dụng vật thể bay: composite sợi thủy tinh, composite sợi bor, composite sợi cac bon, composite sợi hữu cơ, composite cacbon-cacbon, composite kim loai Ưu điểm quan trọng vật liệu composite khả chế tạo chúng từ kết cấu, sản phẩm theo yêu cầu kĩ thuật mà ta mong muốn Tùy theo đòi hỏi độ bền, độ cứng, nhiệt độ làm việc, điều kiện khai thác sủ dụng…mà lựa chọn vật liệu thành phần, kết cấu tỷ lệ…và công nghệ sản xuất phù hợp I Các thành phần cấu thành vật liệu composite Các thành phần cốt - Thành phần cốt composite thường dùng sợi ngắn, sợi dài đơn, dạng sợi tết, cốt lưới, vải, băng dải sợi loại băng với tính lý xác định - Các vật liệu composite có pha nhựa tổng hợp, cốt thường sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi bor.Các vật liệu composite kim loại sử dụng cốt sợi thép,vonfram, berili, neobi… SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI 1.1Sợi thủy tinh (glass fibers) - Cấu tạo: sợi thủy tinh có dạng: sợi dài( dạng chỉ) sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn, nhiệt độ làm việc composite sử dụng sợi thủy tinh từ 500÷700oC - Chế tạo: chế tạo từ q trình nhiệt phân chất hữu thích hợp để phân hóa thành polyme cacbon, nung nóng lâu hàng tuần để pha khí(polyme) khuếch tán khỏi vật liệu Sau xử lý thể tích khối giảm 50% tinh thể nhỏ mịn, độ bền cao đạt 70÷200 Mpa - Đặc điểm: nhẹ, chịu nhiệt khá,ổn định với tác động hóa sinh, có độ bền lý cao độ dẫn nhiệt thấp, giá thành rẻ - Ứng dụng sản xuất composite polyme, chế tạo vỏ tàu thuyền, oto, nạp rẽ dòng vật thể bay, cách quạt tua bin nước… - Mác sợi: MAC, AБC, KC Nga sản xuất 1.2 Sợi hữu cơ.( aramid or Kevlar) - Cấu tạo: gồm loại sợi phổ biến: sợi hữu aramid sợi polyetylen, nhiệt độ làm việc composite sử dụng sợi hữu thường 200oC - Chế tạo: phụ thuộc vào thành phần polyme phương pháp kéo sợi mà ta thu sợi hữu có khối lượng riêng từ 1410÷1450 kg/cm3, độ bền kéo 70÷150 Pa, nhiệt độ than hóa 180oC - Đặc điểm: có modun đàn hồi cao, độ bền cao kéo, ổn định cao nhiệt độ, bền va đập, khơng chảy,tính cách điện cao - Ứng dụng: sử dụng rộng rãi để sản xuất chế tạo thân,vỏ tên lửa, động nhiên liệu rắn, bình, ống chịu lực,găng tay cách nhiệt,mũ-áo giáp, chi tiết tàu lượn, thiết bị thể thao - Mác vật liệu:Kevlar-29,Kevlar-129 Mỹ sản xuất Armoc, CVM, Terlon Nga sản xuất 1.3 Sợi cacbon(carbon fibers) - Cấu tạo: loại vật liệu quan trọng nhất, có vai trò ngày lớn kĩ thuật khối lượng riêng nhỏ(khoảng 2g/cm3), độ bền cao 2000÷3000 Mpa, nhiệt độ làm việc composite sử dụng sợi cacbon lên tới 2000oC SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 10 Ñề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI - Chế tạo: sợi cacbon chủ yếu chế tạo từ nguồn nhiên liệu chính: polyacrilonitril (Pan), thứ từ pec dầu mỏ than đá,nguồn thứ từ xenlulohidrat - Ưu điểm: nhẹ, chịu nhiệt độ cao, hệ số ma sát, dãn nở nhiệt thấp, bền vững với khí hậu, có độ cứng cao Độ bền từ 2000÷4000 Mpa, modun đàn hồi 200÷700Mpa, composite polyme sợi cac bon cứng sắt - Ứng dụng: composite sợi cacbon sản xuất chịu lực máy bay, thân vỏ oto, máy bay, tên lửa, tàu vũ trụ, thân vỏ loại động tên lửa, cánh tuabin, khn dập…chi tiết địi hỏi có độ bền cao siêu bền chịu nhiệt - Mác sợi cacbon: BMH-3, Culon, LY ( Nga); Tornel, Khitecx-46H Mỹ 1.4Sợi Bor - Cấu tạo: sợi bor(B) cho phép tăng độ bền, tăng modun đàn hồi vật liệu, nhiệt độ khoảng làm việc nhỏ 500oC - Chế tạo: công nghệ sản xuất sợi bor sở thu bor kết tủa từ luồng khí thường sử dụng H2 BCl3 (2BCl3 +3H2  2B + 6HCl) Được sản xuất lò phản ứng - Đặc điểm: sợi bor dùng sản xuất composite vật liệu nhôm polyme, làm giảm độ dẫn nhiệt, dẫn điện vật liệu, có độ bền cao hẳn sợi cacbon từ 300÷3500 Mpa, nhiệt độ làm việc thấp giá thành cao - Ứng dụng: composite bor ứng dụng sản xuất chi tiết cho hàng không, lĩ thuật tên lửa vũ trụ, đòi hỏi tiêu độ bền độ cứng cao Sử dụng để chế tạo dầm, khung, tấm, chi tiết khác vật thể bay - Mác sợi: Avco(B/W)-Mỹ, SMPE-Pháp 1.5 Sợi kim loại - Sợi kim loại dùng làm cốt: làm việc miền nhiệt độ cao dùng vonfram molipden, nhiệt độ thấp: sợi thép berilic - Sử dụng sợi kim loại nghiều trường hợp để có hiệu kinh tế Thành phần SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 11 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI - Vật liệu cần có độ cứng cần thiết để đảm bảo cho composite chịu tải, cấu trúc đồng composite - Vật liệu nên giữ vai trị quan trọng việc chế tạo vật liệu composite Vật liệu phải đáp ứng yêu cầu khai thác công nghệ 2.1Chất polyme nhiệt rắn 2.1.1 Nhựa phenolic: - Sản xuất từ q trình polyme hóa phenolic - Q trình đóng rắn 120÷180oC nhiệt độ phịng dùng axit mạnh - Ưu điểm: nguyên liệu sẵn có, giá thành rẻ, nhược điểm làm cho composite giòn, độ bền thấp độ rỗng cao - Ứng dụng: làm số chi tiết bên máy bay: cửa, vách ngăn, bếp,các nhiều lớp 2.1.2 Nhựa phenol fomandehit - Tổng hợp cách đa tụ phenol fomandehit - Q trình đóng rắn 160÷200oC, áp suất 30÷40 Mpa - Có tính giòn cao - Chế tạo bán thành phẩm chi tiết vỏ dày 2.1.3 Polyeste - Este không no ( UPE), hỗn hợp chúng với với nhiều phân tử thấp monome - Sản phẩm đa tụ axit hữu khơng no, đóng rắn nhiệt độ phịng đốt nóng SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 12 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI 2.1.4 Các nhựa silic: nhận từ đa tụ sản phẩm thủy phân hỗn hợp mono, đi, tri tetracloslen; chất giòn, cứng 2.1.5 Nhựa epoxy - Hỗn hợp oligomer có nhóm epoxy cuối mạch, thông thường điều chế từ epiclohidrin diphenil từ epiclohidrin sản phẩm đa tụ metylphenol(epoxy) - Có nhiều ưu điểm: tính cao, độ bám dính cao với nhiều loại cốt, khai thác sử dụng đến 150÷200oC 2.1.6 Polyimit: trùng hợp từ oligome hỗn hợp imit-mônme Thường dùng dung dịch 40% chúng trát lên cốt sợi 2.1.7 Nhựa Bitmaleimit: công thức phân tử H795, chịu nhiệt độ cao, khoảng 180÷200oC → 180% sản phẩm, chi tiết composite khai thác nhiệt độ 130oC, loại hay sử dụng loại nhựa epoxy Khi đòi hỏi composite polyme làm việc lớn 130oC dùng Bitmaleimit, lớn 180oC polyimit 2.2Chất polyme dẻo SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 13 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI - Khơng có cơng đoạn đóng rắn, khả thi cơng tạo dáng sản phẩm dễ thực - Công nghệ chế tạo: dập, đùn, uốn, hàn…giá thành thấp - Nhược điểm không chịu nhiệt độ cao, xử lý độ nhớt dung dịch khó khăn - Vật liệu dẻo : nylon, poly-phenylin, rolivxan, polysonphon polyeste nhiệt dẻo 2.3Chất cacbon - Nền cacbon có tính chất lý tương tự sợi cacbon, đảm bảo tính chịu nhiệt cao khai thác triệt để ưu điểm cốt sợi cacbon vật liệu composite - Nền cacbon có loại: pirocacbon:thu kết lắng từ luồng khí ga, thủy tinh cacbon thu xử lý nhiệt độ cao xenlulozo polyme nhiệt rắn, cacbon- cốc pec than đá dầu mỏ 2.4Chất kim loại - Thường kim loại nhẹ : nhôm, magie, berili kim loại chịu nhiệt cao ( titan, niken, niobi), dạng hợp kim - Phổ biến dùng dạng hợp kim nhơm, chúng có khả kết hợp hài hịa với cốt đảm bảo tốt đòi hỏi lý công nghệ II Vật liệu composite dùng ngành hàng khơng vũ trụ SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 14 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Vật liệu composite polyme - Thành phần: • Nền: thường dùng rộng rãi polyme nhiệt rắn(epoxy, polyeste…) polyme nhiệt dẻo khác • Cốt: sợi thủy tinh, sợi bazan, sợi cacbon, sợi hữu cơ, sợi bor, sợi tạp lai… - Ưu điểm: nhẹ, độ bền lý cao, bền mơi trường hóa học, dẫn điện, dẫn nhiệt thấp, công nghệ chế tạo không phức tạp Với cấu trúc chịu lực quan trọng ( gân cánh máy bay) dùng sợi với biến dạng khơng thấp 2%, độ bền trượt lớn 100Mpa - Việc chọn vật liệu vấn đề quan trọng hàng đầu việc chế tạo composite polyme - Công nghệ chế tạo nhiều phương pháp: truyền thống: nén, dập, đổ khuôn khuôn tiếp xúc chân không đến phương pháp đặc biệt: quấn(khô ướt), đúc đẩy, đúc giọt, phun… - Ứng dụng: thân, vỏ, vách ngăn tầu vũ trụ sử dụng composite polyme sợi cacbon • Thân vỏ máy bay vận tải Lirphan làm hoàn toàn từ composite cốt sợi cacbon • Một số chi tiết máy bay chở khách chế tạo từ composite epoxy cốt sợi thủy tinh cacbon: • Mũ nắn dòng thân vỏ tên lửa chế tạo từ composite • Ghế hành khách máy bay • Vỏ bảo vệ khởi động tàu vũ trụ Apolo: polyme cốt sợi thủy tinh nhựa phenolic - Composite sợi bor: dầm, khung panen, sống dọc phần chịu lực, càng, khoang, vỏ cánh máy bay, nâng cao độ bền, đọ cứng, độ tĩnh bền rung giảm trọng lượng SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 15 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Vật liệu composite cacbon- cacbon - Thành phần: cacbon, cốt: sợi cacbon - Ưu điểm trội: chịu nhiệt độ cao, lại nhẹ, bền với ứng suất nhiệt độ với chiếu sáng Khả làm việc lâu dài 773oK mơi trường oxi hóa, đạt đến 3273K môi trường chân không trơ - Sản xuất theo phương pháp: phương pháp lắng, kết tủa cacbon từ luồng khí nóng sợi cốt.Phương pháp tẩm sợi cốt nhựa nền( phenol, furan, epoxy, polyeste…hoặc pec) sau tiến hành q trình cacbon hóa.phương pháp tổ hợp phương pháp trên: vừa tẩm sợi vừa lắng kết tủa - Ứng dụng: dựa vào độ bền nhiệt độ dai va đập cao • Hãng Danlop chế tạo đĩa phanh dùng cho máy bay Concord( dừng bay) dựa pec, cốt vải sợi cacbon Thơng số hình học: đường kính 0.6 mm, chiều dài 1.2 mm, độ dày 25mm Thơng số tính: độ bền uốn 103Mpa, độ bền nén 138 Mpa, bền nhiệt 2500oC • Các hộp Pirocard-400 mà chương trình Apollo sử dụng để bảo vệ an toàn trang thiết bị nguồn đồng vị đưa trái đất • Thiết bị cách nhiệt tàu vũ trụ vận tải Shutle, hãng Vout Mỹ • Loa phụt,thân vỏ, xylanh, nạp nguyên liệu tên lửa nhiên liệu rắn, chóp khí động tên lửa đạn đạo Vật liệu composite gốm - Thành phần: gốm,thủy tinh ( ceramic,borsilicat, nhơm silicat), cốt sợi kim loại phi kim loại( vonfram, molipden, thép, niobi) - Chế tạo: phương pháp dập nóng nhiều lần dải sợi cốt bột thủy tinh môi trường agon - Ưu điểm: có nhiều triển vọng, đùng để chế tạo chi tiết làm việc nhiệt đọ lên tới 2073K SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 16 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI - Ứng dụng: cấu ăngten mũi vật thể bay vũ trụ cần phải thu hồi trở trái đất, mũi nắn dòng tên lửa Vật liệu composite kim loại - Thành phần nền: kim loại hợp kim( hợp kim nhôm, titan, megie), cốt: sợi kim loại phi kim loại - Chế tạo:sử dụng phương pháp có cường đọ lực nhiệt độ cao bao gồm: • Phương pháp pha rắn: ép dẻo, hàn nổ, khuếch tán… • Phương pháp pha lỏng: tẩm sợi cốt dung dịch nóng chảy • Kết dẻo phun( khí ga+ hóa học + điện hóa) - Ưu điểm: ứng dụng rộng rãi địi hỏi vật liệu làm việc miền nhiệt độ khắc nhiệt, nơi mà điều kiền sử dụng không cho phép dùng kim loại truyền thống - Ứng dụng: Vật liệu composite bor sợi nhôm: máy bay tàu lượn F-106A (Mỹ), giảm 30% trọng lượng • IL-62 (Nga), giảm 17% trọng lượng • Vật thể bay vũ trụ: chi tiết khung cứng, vỏ, vòng đai chịu lực bao quanh động tên lửa, bậc ngăn nối tên lửa đạn đạo • Vật liệu composite nhơm sợi cacbon: độ cứng cao, độ bền mỏi cao, dùng cho chi tiết chị tải cao, thân vỏ cách tua bin, ống xả động máy bay-tên lửa SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 17 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI PHẦN III: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA VẬT THỂ BAY Công nghệ chế tạo thân,vỏ động tên lửa nguyên liệu rắn - Thành phần: • Vật liệu nền: chủ yếu dùng epoxy Quấn ướt sủ dụng mác: EDT-10, UP612M, EXD-M, EXM Quấn khô dùng mác: XEDT-10P, EFB-33, EXT-1, PA • Vật liệu cốt: sợi cacbon, sợi hữu dùng sợi thủy tinh, vật liệu cốt chuẩn bị trước dạng băng vải cốt đồng phương, dải sợi tết - Chế tạo: theo công nghệ quấn vỏ: công nghệ quấn xoắn quấn theo quỹ đạo SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 18 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Công nghệ chế tạo số chi tiết loa động - Nguyên liệu: composite polyme sợi cacbon đặc biệt composite cacbon- cacbon - Phương pháp: quấn ngang lên băng vải cốt bán thành phẩm xếp dọc theo trục khuôn lắp với nhũng dầm cốt theo chiều hướng tâm Việc quấn thực máy quấn vạn thông thường - Mác vật liệu: KIMFMB, KUP-BM-PU( Nga), Sepcard-570 (Mỹ) Chế tạo cánh máy bay - Công đoạn: gồm phần chính:thiết kế- chế tạo- thử nghiệm :chế tạo cánh tàu lượn T-2B( hải quân Mỹ), với cốt thủy tinh S-994 nhựa Sell 58-68R - Công nghệ: sử dụng công nghệ quấn, công việc thực tự động - Kết cấu nhận có cấu trúc composite lớp - Lớp ngồi lót lớp màng polyvinyl florua(tedlar), bảo vệ cánh với tác động khí quyển, tia hồng ngoại độ ẩm…các màng tedlar khơng chứa hóa chất dư, giữ bền, khơng bị hóa giịn khoảng nhiệt độ rộng SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 19 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Chế tạo bình khí N2,O2 dùng cho nhà du hành vũ trụ - Mỗi trạm có 12 bình, dung tích 27 lít, chịu áp 30Mpa - Lớp vỏ chế tạo từ màng polyetylen terephtalat polyimit PMF352 - Lớp vỏ chế tạo theo quấn sợi cacbon, sợi cacbon YKH epoxy EDT-10P SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 20 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Phần VI: ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE Ở VIỆT  Ở nước phát triển vật liệu composite phát triển từ lâu, với nước ta composite coi vật liệu mới, thời gian đưa vào chưa lâu  Vật liệu composite bắt đầu nhiên cứu áp dụng thử nước ta từ 1988 Đến thập kỉ 90 kỉ 20, cài đơn vị sản xuất composite hình thành với sản phẩm ghe thuyền, bồn chứa với khối lượng không lớn Tuy nhiên composite bắt đầu phát triển từ 1995 đến nay, tăng kể số lượng chủng loại sản phẩm  Hiện có khoảng 40 đơn vị lớn nhỏ có số đơn vị sản xuất mặt hàng composite, lại kết hợp với sản phẩm nhựa khác Các mặt hàng mở rộng, đa dạng phong phú với chất lượng cao hơn: thiết bị giáo dục, bàn ghế, giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt, máng hứng ghế ngồi, mái che nhà thi đấu, sân vận động trung tâm văn hoá…Việt Nam ứng dụng vật liều Composite vào lĩnh vực điện dân dụng, hộp công tơ điện, sào cách điện, đặc biệt sứ cách điện  Mỗi năm Việt Nam tiêu thụ khoảng 5.000 nguyên liệu, chủ yếu nhập liệu  Lĩnh vực hạn chế do: tất nguyên liệu ngoại nhập, người tiêu dùng, nhà quản lý, kĩ sư trưởng chưa am hiểu rõ vật liệu Các nhà sản xuất chưa mạnh dạn đầu tư dây truyền sản xuất tiên tiến, chất lượng , chủng loại mặt hàng chưa đáp ứng yêu cầu…Tất yếu tố làm composite phát triển chưa mong muốn  Về công nghệ, nước ta chủ yếu sử dụng công nghệ thủ công: trải tay ( Hand lay up), công nghệ phun(spray up) công nghệ tiên tiến khác cịn áp dụng Tuy nhiên sản phẩm composite có xu phát triển nước ta SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 21 Đề tài: Composite với ngành hàng khơng- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI  Hầu khu vực có nhà máy chế tạo cốt sợi vật liệu chuyên dùng cho composite phục vụ nước xuất Nước ta có cát, mỏ dầu, tiên đề cho đời nhà máy sản xuất composite  Nếu quan tâm cấp vĩ mô, nhà sản xuất mạnh dạn đầu tư công n ghệ tiên tiến, với nguyên liệu nước chắn vật liệu composite nước ta phát triển mạnh trở thành nguồn vật liệu có ý nghĩa, đóng góp cho phát triển kinh tế xã hội SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 22 Đề tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI Tài liệu tham khảo: Gs.Nguyễn Hoa Thịnh- Gs.Nguyễn Đình Đức, “Vật liệu composite: Cơ học công nghệ”,Nhà xuất khoa học kĩ thuật- 2002 Ths.Nguyễn Đăng Cường,”Compozit: Sợi thủy tinh ứng dụng”, Nhà xuất khoa học kĩ thuật-2005 Ngiêm Hùng, “ Vật liệu học sở”, Nhà xuất khoa học kĩ thuật2007 B.A.Sanders,editor; “Short fiber reinforced composite materials”, American Society for Testiny and Materials- 1982 Sanjay K.Mazundar,Ph.D; “Composites manufacturing: Materials, Product, and Process Engineering”, CRC Press LLC- 2002 SVTH: Vũ Duy Khương-Máy hóa K50 Trang 23 ... tài: Composite với ngành hàng không- vũ trụ GVHD: TRƯƠNG THỊ YẾN THI PHẦN I :LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE TRONG NGÀNH HÀNG KHÔNG_ VŨ TRỤ Lịch sử phát triển  Composite ứng dụng. .. ứng dụng vật liệu composite ngành hàng không- vũ trụ Phần II: Thành phần cấu tạo composite dùng ngành hàng không- vũ trụ Phần III: Công nghệ chế tạo số chi tiết cho vật thể bay Phần IV: Ứng dụng. .. khác, nhu cầu sử dụng composite giới ngày tăng Vì composite vật liệu chủ lực tương lai kỷ XXI kỷ vật liệu composite Ứng dụng vật liệu composite ngành hàng không -vũ trụ SVTH: Vũ Duy Khương-Máy