用热塑性复合材料代替金属 — 航空航天工业视角

慧正资讯：金属一直是航空航天工业的首选材料。然而，聚合物复合材料正在取得重大进展，在整个航空航天供应链上取代金属——波音787和空客A350的开发就是最好例证。

什么是复合材料？

简单地说，复合材料是两种或两种以上材料组合，形成一种性能高于其各成分之和的材料。其好处有很多，如减轻重量、优异的机械性能，并可降低成本和提高加工效率。

我们在这里讨论的热塑性复合材料，是PEEK和与其密切相关的PAEK类聚合物的组合。这类材料被用作聚合物基体材料，再掺混高体积分数连续碳纤维或玻璃纤维，从而提供所需的性能特性。市售的VICTREX™ PAEK和PEEK复合材料有各种形式，如单向（UD）预浸胶带、预浸织物和棒材。

为什么这是一种可行的金属替代方案？

热塑性复合材料主要可替代铝、钛和钢等金属，可带来许多好处：

减重高达60%

强度密度比提高5倍

刚度密度比高2倍

抗疲劳性能提高4倍

更为高效的低压成型

可自由合并零件并优化设计

与传统金属和金属合金件相比，VICTREX PAEK复合材料具有优异的机械性能，在更高的强度密度比和刚度密度比基础上，提供重量更轻的替代方案。

替代方案为何对整个供应链如此具有吸引力呢?

可降低成本。热塑性复合材料的真正价值在于，可从一开始就通过低压成型加快生产周期。

威格斯开发的新型嵌件注塑工艺结合了复合材料的超强机械强度与注塑成型可以加工复杂几何形状的两个优势，使得复合材料的加工更加高效成本更加低廉。

设计优化使安装更容易。

使用聚合物复合材料可减轻飞机重量，这意味着更高的燃油效率和更低的运营成本。

持久的机械性能和更高的韧性有助于降低维护成本。

所有这些优点加在一起达到令人难以企及的性能高度，这成为热塑性VICTREX PAEK复合材料被采纳的主要原因，从而能满足航空航天行业日益增长的需求。

关于作者

Stuart Green博士 威格斯航空航天市场技术经理

Stuart Green拥有材料科学博士学位，他在航空航天和医疗植入用复合材料和聚合物材料领域，拥有超过30年的行业经验。最近他的工作主要集中在VICTREX AE™ 250复合材料的推广和认证方面，这是一种新的低温加工PAEK类复合材料产品系列，采用的是一种独特的混合成型工艺。