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三院306所利用近净成型技术降低生产成本
发布时间:2014-08-07     信息来源: 三院


     C/SiC
复合材料具有高强度、高模量、耐温性能及抗氧化性良好的特点,是航天、航空领域中一种理想的高温结构材料,但其昂贵的价格始终是影响该材料扩大应用的重要因素。对此,中国航天科工三院306所研究人员通过采用近净成型技术制备C/SiC复合材料,有效降低了该产品的生产成本,从而提高产品的核心竞争力。

近净尺寸成型是指产品成型以后,仅需少量的加工或无需加工就能获得最终的产品。通过对C/SiC复合材料产品生产过程中的各个环节进行分析、研究,研究人员认为该类产品的生产成本主要来自两个方面,即原材料成本和外协机加成本,而近净尺寸成型技术正是降低上述两项成本的有效方法。

预制体的制备是C/SiC复合材料生产工艺路线的基础,其结构将影响到最终产品的性能。研究人员首先根据最终产品结构特点,采用预制体仿形技术,对预制体进行仿形编制,并设计特定的石墨工装,从而在保证产品最终尺寸精度的前提下有效减少了后续机加量,个别部位甚至可实现免机加。与传统非仿形工艺制备预制体的过程相比,节约了大量制作预制体所需的碳纤维和碳布等原材料,预制体的制备成本得以降低。

机械加工是C/SiC复合材料产品生产过程中必不可少的工序,通过机加可以提高材料的致密化效率并能获得最终产品的尺寸外形。由于目前306所还不具备大型C/SiC复合材料构件的机加能力,此类机加需要依靠外协进行。为此,研究人员通过对每次机加的结构进行优化设计,将大部分加工量在C/SiC复合材料硬度较低的时候完成,从而有效降低机加难度,减少机加次数,外协机加成本显著降低。同时,经过机加后产品体积减小,在后续基体致密化时所需原材料也随之减少,又进一步降低原材料成本。

通过预制体仿形技术以及机加结构优化设计,研究人员最终实现了C/SiC复合材料的近净尺寸成型。目前,该项技术已经成功应用于306所多种C/SiC复合材料产品的研制当中,成本控制效果非常显著,其中仅某部件研制,已实现节约成本近百万元。(文/霍鹏飞)