当前位置:首页 > 军民融合项目发布

江苏恒神股份有限公司T700高强碳纤维预浸料复合材料产业化项目

更新时间:2016-03-14   来源:江苏恒神股份有限公司  

  一、项目意义和必要性

  1、项目目标:采用恒神股份研发、生产的HF30/HF40(T700/T800级)碳纤维及先进复合材料,与成飞611所合作进行航空级国产碳纤维复合材料制品的应用研发

  2、以军民融合项目为牵引,通过产学研等形式的合作,集聚人才实现创新研发,实现在我国重大装备领域的应用示范,并完成高性能碳纤维及其先进复合材料产业化建设

  3、项目的成功实施,进一步发展与中航工业的协同创新机制,有助于推动“江苏丹阳国家新型工业化产业示范基地(军民融合)”建设

  二、项目主要内容及预期目标

  项目目标及材料研发 ——项目目标

  1、本项目旨在完成国产HF30/HF40(T700/800级)碳纤维和增强增韧树脂体系研发和产业化建设,继而进行碳纤维复合材料某飞机副翼结构件的产业化开发。以产品研发、应用为牵引,建设具有江苏特色的军民融合、“民参军”产业化示范基地

  2、基于碳纤维复合材料国产化的迫切需求,恒神公司与611所合作,在恒神股份前期HF30碳纤维千吨级国产化成功经验的基础上提出本项目的实施方案与规划

  项目目标及材料研发 ——材料研发

  1、碳纤维及预浸料研制、优化,性能符合(BMS9-8)要求

  2、高温固化双马树脂与碳纤维相容性等技术研究,优选耐高温固化双马树脂体系

  3、碳纤维表面处理及上浆剂研制技术研究,耐高温固化双马树脂体系界面及匹配性研究

  4、研制包括单向和织物共两种增强材料的高温固化双马碳纤维系列复合材料(固化温度为180℃,后固化温度230℃,长期高温使用温度≥150℃ ),技术指标满足XX飞机副翼设计和使用要求

  5、开展高温固化双马树脂复合材料应用研究,对树脂增强增韧性能、碳纤维复合材料的性能进行测试、评价和验证

  技术攻关路线

  1、项目按照“积木式”设计、试验验证的整个过程安排研究路线

  2、将整个研究过程分为三个阶段六个层次:

  (1)材料验证

  ►根据设计要求,进行材料筛选及选择,完成材料评价标准

  ►根据设计要求,完成纤维、预浸料及复合材料标准和工艺规范

  ►为设计建立设计许用值,获得B基准值

  (2)建立设计许用值

  ►完成结构件试验, 得到设计许用值

  ►完成典型结构试验,得到设计准则

  (3)分析验证、装机考核

  ►完成装机件试验

  ►提交设计图纸、成型工艺规范和静力考核报告

  (4)复合材料结构认证与分析技术、典型件设计制造及试验是核心

  ►高温固化双马树脂改性研究

  ►碳纤维及织物与树脂匹配性研究

  ►复合材料预浸料研制

  ►材料性能测试及表征

  ►材料批次稳定性研究

  ►材料全面性能和许用值研究

  产业化与应用示范目标

  1、项目产业化建设规模

  (1)实现HF30/HF40单线千吨产能,形成年产2000吨碳纤维生产能力

  (2)功能性航空级树脂材料产能1200吨

  (3)航空级预浸料产能300万㎡,按200g/㎡计,约为600吨

  (4)年产5000吨碳纤维复合材料制件生产线

  (5)完成副翼典型件的性能考核与验证,周期建设复合材料制造中心,添置复合材料构件生产设备,形成副翼、尾段、扰流板等应用于重大装备的部件研发、制造能力

  2、项目产品生产工艺及技术

  (1)完成国产HF30/HF40(T700/800级) 碳纤维单线千吨级产业化建设,研究高效低成本生产技术,形成成熟的生产工艺

  (2)研发成功新型的增强增韧、阻燃等功能树脂体系;与国产碳纤维上匹配新型上浆剂

  (3)成熟的航空级碳纤维预浸料、复合材料生产技术及应用和售后服务技术,为“民参军”提供技术支持

  3、项目产品

  (1)完成HF30/HF40级碳纤维、航空用碳纤维材料生产工艺固化,综合性能分析;

  (2)完成复合材料鉴定及标准评审,典型整体化结构试验;

  (3)通过副翼静力试验,装机试飞考核。

  目标产品性能指标

  1、国产T700/800碳纤维拉伸强度≥4900/5400 Mpa,拉伸模量≥ 230/294 Gpa;综合水平国内领先,国际先进

  2、突破国产碳纤维复合材料生产技术瓶颈,实现树脂基碳纤维复合材料0°拉伸强度≥2500Mpa,拉伸模量≥140Gpa; 0°压缩强度≥1300Mpa,压缩模量≥140Gpa,层间剪切强度≥100Mpa

  3、完成国产HF30/HF40(T700/800级)碳纤维复合材料在航空航天领域关键结构件的应用验证,实现在高端装备、重大基础设施等领域的应用示范

  4、国产碳纤维复合材料符合BMS9-8波音材料规范要求,达到国外同类材料性能水平

  关键装备选型

  1、本项目根据生产工艺路线配置包括碳纤维原丝、树脂加工、复合材料制品的生产线设备,其中:

  •两条原丝生产线共有172台套

  •树脂车间有 6 台/套

  •复合材料制品车间53套组合件

  2、项目引进国外先进设备:原丝聚合装置、原丝生产关键装置、碳化装置、复合材料大型热压罐、自动铺带机(含配套用柔性夹具)、CNC三轴(五轴)机床、RTM注射机、碳纤维预浸机、缠绕机组等,配套26台(套)国产设备

  三、项目实施条件

  项目现有技术基础

  1、产品研发与产业化建设

  (1)本项目以自主开发为主,成飞给予技术支持。公司设有江苏省碳纤维及复合材料工程中心,完成了国产T300级碳纤维产业化建设,目前正在进行T700/800级高性能碳纤维及其先进复合材料产业化研发与建设工作

  (2)本项目核心成果来源于本公司的已授权碳纤维及其复合材料专利12件、东华大学独家许可专利1件

  (3)完成HF30/40(T700/800)产品中试,经北化、北航检测,质量与日本东丽同类产品相当

  2、本项目主要创新点:

  (1)突破HF30/40 干喷湿法产业化生产的技术瓶颈,达到东丽T700/T800标准

  (2)开发出航空用且与恒神碳纤维相匹配的中高温固化的增韧环氧树脂体系

  (3)突破国产CF预浸料高精度制备技术,达到波音材料规范BMS9-8要求

  项目领军人物—陈志平

  ♦陈志平博士是2011年度国家千人计划引进人才,在美国波音公司工作25年,从事低成本复合材料制造技术和高端产品研发,2011年回国到中国商飞北京研究院,进行国产大飞机复合材料设计、制造研究,为国产大飞机制造做出了重要贡献。

  ♦恒神股份于2014年引进陈志平博士,采用公司研发生产的碳纤维、树脂材料和预浸料,致力于低成本航空级碳纤维复合材料设计、制造、售后服务等关键技术的研发,以期提升国产碳纤维复合材料的制造和应用水平,降低制造成本;为提高国产碳纤维在重大装备领域的保障能力、参与省军民融合发展工作和“民参军”项目提供技术支持。

  四、项目效益分析

  项目社会效益分析

  1、有利于提升我国高性能碳纤维的研发、产业化生产水平,拓展我国先进复合材料及其结构件应用领域和产品升级

  2、促进我国碳纤维产业链建设、推动高端复合材料相关行业的发展,带动地方经济发展和增加就业,推动我国经济快速发展

  3、实现航空级复合材料制品的国产化,符合国际主流技术的发展趋势,对促进我国材料工业的发展具有战略意义

  4、打破国外在先进复合材料领域的垄断,突破制约我国高性能纤维产业发展的技术瓶颈,提升我省、我国碳纤维产业的自主创新能力和我国新材料产业竞争能力