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高性能碳纖維三維紡織復(fù)合材料連接裙的研制

　　主要完成單位：天津工業(yè)大學(xué)

　　固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體連接裙是實(shí)現(xiàn)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體級(jí)間段連接或與其他部件連接的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)部件，其在整個(gè)工作過(guò)程中需要承受軸壓、彎曲、剪切等負(fù)荷作用，這就要求連接裙的制造材料具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和較小的材料密度，以減輕連接裙的重量、增加固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量比。

　　目前我國(guó)現(xiàn)有定型型號(hào)上固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料殼體的連接裙均采用金屬材料連接裙，與美國(guó)、俄羅斯等國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用復(fù)合材料裙相比，金屬材料連接裙存在重量大、容器特性系數(shù)低、加工裝配復(fù)雜、制造成本高以及與復(fù)合材料殼體連接部位的應(yīng)力集中等技術(shù)問題。

　　主要研究?jī)?nèi)容：項(xiàng)目先后成功研制了可織造直徑為1400mm、三維機(jī)織圓桶形預(yù)制件的三維機(jī)織專用設(shè)備，創(chuàng)新性地開發(fā)了帶端筐的整體復(fù)合材料裙預(yù)制件的三維機(jī)織工藝和變厚度的三維機(jī)織工藝，成功開發(fā)了超大型三維機(jī)織預(yù)制件樹脂基復(fù)合材料RTM復(fù)合固化的工藝技術(shù)，成功設(shè)計(jì)制造了碳纖維樹脂基三維紡織復(fù)合材料整體裙用RTM模具和脫模工裝。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，所研制的兩種尺寸碳纖維樹脂基三維紡織復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)連接裙的力學(xué)性能超過(guò)了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；制件表面光潔，無(wú)缺陷；經(jīng)過(guò)X射線檢查，制件內(nèi)部無(wú)縮孔和疏松、氣孔、裂紋等，實(shí)現(xiàn)了研制合同中對(duì)復(fù)合材料裙要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)，并通過(guò)了裝機(jī)考核。同時(shí)，項(xiàng)目所研制的三維機(jī)織復(fù)合材料制件的制作技術(shù)，已經(jīng)成功推廣應(yīng)用到高性能制件上。項(xiàng)目研制的三維機(jī)織復(fù)合材料的性能達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

　　項(xiàng)目?jī)r(jià)值：三維紡織復(fù)合材料連接裙研制成功，為我國(guó)固體火箭性能的提高奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)，為研制其他形狀的高性能三維整體機(jī)織復(fù)合材料制件提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障，也進(jìn)一步拓展了紡織技術(shù)在高性能復(fù)合材料和航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用。

千噸規(guī)模T300級(jí)原絲及碳纖維國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備

　　主要完成單位：中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司、東華大學(xué)、連云港鷹游紡機(jī)有限責(zé)任公司

　　主要研究?jī)?nèi)容：項(xiàng)目在中復(fù)神鷹碳纖維有限公司500噸原絲、220噸T300級(jí)碳纖維中試的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)化腈綸生產(chǎn)中積累的控制技術(shù)，采用連云港鷹游紡機(jī)有限責(zé)任公司幾十年化纖紡織機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造與成套集成技術(shù)，建成國(guó)內(nèi)首條具有國(guó)際先進(jìn)水平的2500噸原絲、1000噸碳纖維連續(xù)裝備。

　　項(xiàng)目重點(diǎn)通過(guò)一步法連續(xù)大型穩(wěn)定聚合、離子交換樹脂螯合純化等創(chuàng)新技術(shù)，解決了聚合體的質(zhì)量瓶頸問題；通過(guò)凝固浴濃度及溫度的精確控制、氨化親水、浸涌水洗新技術(shù)、分配牽伸比例的優(yōu)化和大型高壓飽和蒸汽牽伸和噴絲組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等獲得了高取向度優(yōu)質(zhì)原絲；通過(guò)開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用油劑與可控均質(zhì)化預(yù)氧化工藝和無(wú)焦油碳化處理等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了性能均勻穩(wěn)定的千噸級(jí)T300碳纖維的生產(chǎn)；在關(guān)鍵設(shè)備方面，研發(fā)了20m3大型聚合釜、高壓蒸汽牽伸機(jī)、新型疊式外熱預(yù)氧化爐、超寬幅低溫碳化爐與高均勻性高溫碳化爐及相應(yīng)的精密控溫系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了T300級(jí)碳纖維生產(chǎn)中的聚合、紡絲與碳化等工藝的精確控制與連續(xù)生產(chǎn)。從而形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PAN基碳纖維工程化核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和配套系統(tǒng)，建成了年產(chǎn)2500噸原絲、1000噸T300級(jí)碳纖維的規(guī)�；�生產(chǎn)體系，打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷與進(jìn)口限制，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)碳纖維的規(guī)�；�生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際通用的T300級(jí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　項(xiàng)目?jī)r(jià)值：千噸級(jí)T300碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，打破了國(guó)外的技術(shù)與裝備封鎖，從根本上改變我國(guó)碳纖維受制于人的現(xiàn)狀，極大地緩解了民用和軍用領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求。同時(shí)將推動(dòng)我國(guó)碳纖維工業(yè)的發(fā)展和趕超國(guó)際先進(jìn)水平，尤其對(duì)高性能碳纖維如T700、T800等的研發(fā)具有良好的示范和不可估量的技術(shù)支撐作用，另外對(duì)提高國(guó)內(nèi)高強(qiáng)纖維產(chǎn)業(yè)的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)紡織化纖工業(yè)加快結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)均有促進(jìn)作用，并進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)高性能纖維及先進(jìn)復(fù)合材料以及航空、航天、新能源等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，大幅度提高并促進(jìn)我國(guó)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生一舉多得的技術(shù)共振效應(yīng)。