复合材料的发展最早可以追溯到稻草与泥浆混合形成的土坯,其强度性能相对陶瓷较差,这也迫使早期的复合材料仅仅应用于对强度要求不高的民用领域。随着工业技术的发展,对强度高且比重小的材料需求越来越迫切,近代复合材料也逐渐被大力发展。
1942年因航空工业的需要,玻璃钢纤维强化高分子材料被发明。到60年代,为满足航空航天等尖端技术的需求,大量研制了高强度与高性能的复合材料,这也推动了先进复合材料的进步。作为复合材料应用的主战场,其已被大量应用于军用及民用飞行器,其中美国的V-22鱼鹰直升机几乎采用了全复合材料结构,其重量占总质量的45%,复合材料也从非承力结构向承力构件转变。如今,先进复合材料已迅速发展为继金属、高分子及陶瓷之后第四大结构材料之一,其使用量也已成为评判航空航天结构性能优越的标志之一。
相比其它复合材料,先进树脂基复合材料具有整体成型,多功能一体化等特点,并且其经济和社会应用价值较高,已经成为航空航天等领域最重要的一种结构材料,因此对树脂基复合材料的研究一直是复合材料领域探究的主题。随着树脂基复合材料的迅猛发展,节约成本与提高生产效率已成为复合材料发展的关键。而复合材料的成型成本占材料生产总成本的六成以上,因而发展先进的自动化复合材料制造技术,实现制品的一体化成型已成为趋势,如美国制定的低成本复合材料设计与制造规划,以及低成本复合材料工艺项目。
在这种发展背景下,缠绕成型、拉挤成型及树脂传递模塑成型等各种复合材料低成本成型技术应运而生。与其它成型技术相比,缠绕技术是发展较快的一种低成本且高效率的新型制造技术,而且已成为复合材料构件成型的第二大主要制造工艺。复合材料缠绕成型技术主要针对简形类轴对称形构件,并已广泛应用于导弹壳体、火箭助推喷管、压力容器及各种管道等军民制造领域。因此,缠绕成型工艺具有广阔的应用前景。
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