国家技术发明奖一等奖——“高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备”
科技部门户网站 www.most.gov.cn 2018年01月08日       

由大连理工大学贾振元等完成

  轻质高强碳纤维增强树脂基复合材料是航空航天交通等运载装备减重增效的优选材料,可显著提升装备性能。但此类材料加工极易产生损伤,且随机不可控,构件性能难以精确计算,设计性能难以保证,严重制约此类材料应用,限制装备性能提升。传统加工理论与技术难以满足航空航天高端装备对高性能复材构件高质高效加工要求,必须自主研发。

  该项目通过长期系统研究,首次建立虑及法向、切向约束和复材温变特性的切削理论模型,发明了两种切削机理实验方法及装置,揭示了复材去除机理和损伤形成机制,实现了切削理论源头创新。提出了“微元去除”和“反向剪切”复材加工损伤抑制原理,发明了9系列高质高效加工工具,使加工损伤由毫米、厘米量级减至0.1毫米内,为损伤控制和性能可预测奠定基础。首次揭示损伤随温度变化规律,发明了负压逆向冷却和自风冷排屑加工装置及工艺,解决了极端尺寸特征高质加工难题。发明了在位随形加工方法、低应力柔性工装和随动除尘装置,研发出13台套高性能碳纤维复材构件数字化加工装备,填补了国内空白。上述原创性成果将我国碳纤维复材构件加工技术水平推进到国际前沿。

  成果获发明专利27件,已应用于航天一院、三院、中航工业和商飞,突破了新型战略武器舱段、反导武器锥筒、直升机旋翼、歼击机调节板、大型客机机身筒段、高铁车身等关键复材构件加工瓶颈,实现从无法加工、手工低质加工到高质数字化加工跨越,对多种新一代重点型号研制和批产起到重要支撑作用。

 

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