树脂基复合材料成型技术发展的哲学思考.pdf

《树脂基复合材料成型技术发展的哲学思考.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《树脂基复合材料成型技术发展的哲学思考.pdf（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、李 重 梅 等 树 瞻 基 复 合 材 料 成 型 技 术 发 展 的 哲 学 思 考 研究 设计 文章编号：1 0 0 5 2 8 9 5(2 0 0 4)0 3 0 0 1 9-0 4 树脂基复舍拗料成型攮 发展 哲学恩 李雪梅，许忠斌(1 仲恺农业技术学院，广东 广州 5 1 0 2 2 5；2 浙江大学，浙江 杭州 3 1 0 0 2 7)摘要：对用于航空工业的树脂基复合材料的辨证发展规律，及其成型工艺三要素之间的辨证关系进行 了探讨。运 用唯 物主义哲学原理指导了热塑性树脂基复合材料新成型技术的深入研究。关键词：复合材料；树脂；成型技术；哲学 中图分类号：B8 1 1 2 3；TQ3

2、 2 0 6 6 文献标识码：A 1 用于航空工业的树脂基复合材料的辨证发展规律 1 1 树脂基复合材料的生产及其辨证发展过程 航空结构中所用的合成复合材料通常是一种在树脂基体中嵌有连续纤维的增强塑料，使用树脂基复合材料 的一大特点是利用它在低密度情况下，满足飞行器结构强度和刚度的要求。复合材料与金属材料相比，具有优越 的比强度和比刚度。一般情况下，重量可减轻 2 5 3 O ，从而使飞机增加航程，节约燃料，减少结构零件数量 等。另外，树脂基复合材料还具有耐疲劳、耐腐蚀、绝缘、绝热和隔热、隔音等优 良特性。也正是由于这些特殊功能，树脂基复合材料在航空工业中已成了举足轻重的一种新型材料。正如马克

3、思主义哲学所指出的，任何新事物都是在与旧事物的斗争中诞生和发展的，每一种新的科学技术的 出现，都是向传统观念的挑战，只有不断突破传统观念，才能不断推动科学技术向前发展。树脂基复合材料的出现 及其在航空工业中的逐渐应用过程就是一个辨证的矛盾发展过程，它的发展总是以新的成型技术和材料体系替 代老的技术和体系。树脂基复合材料的产生，虽然带有一定的偶然性，但这是现代航空工业发展需要的必然结果。不同：于 二 金属基、陶瓷基复合材料的发展时间较短，至今在航空的应用还处于初级阶段。树脂基复合材料在航空中的应用最早可追 溯到二战后期。1 9 4 4 年，美国第一架称为 V UL T E E B T-1 5 教

4、练机机身蒙皮采用玻纤 树脂的夹层制作成功，之 收稿 日期：2 0 0 4 0 4 1 9 作者简介：李雪梅(1 9 7 3 一)女，广东肇庆人 硕士，讲师，主要从事化工及轻工机械科研，发表教学和科研论文 1 O多篇 2 3 王福瑞，等，单片机微机测控 系统设计大全 M，北京：北京航空 制系统的研究 J 机械工程师，2 0 0 2，(1 2)；3 6 3 8 航天大学出版社，1 9 9 8，4 3 李昌禧，卷绕 系统的卷径检测和张力控制 J 华 中理工大学学 3 韩继文。贾延林，路 华，王永常，付云忠，数控纤维缠绕机张力控 报，1 9 9 6，(1)；3 8-4 0。Te n s i o n C

5、o n t r o l i n Ch r o ma t i c Pr i n t i n g S y s t e m DENG Zh o n g h u a，GUO Yi n g f e n g (La b o f M o d e r n El e c t r o n i c s a n d El e c t r i c a l S y s t e m De p a r t me n t o f Co n t r o l S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g Au t o ma t i o n Re s e a r c h I n s t i t u

6、 t e，Hu a z h o n g Un i v e r s i t y o f,S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y，W u h a n 4 3 0 0 7 4，Ch i n a)Ab s t r a c t：Th i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e t e n s i o n c o n t r o l me t h o d i n c h r o ma t i c p r i n t i n g，o f wh i c h ma i n c o n t r o l s e t u D i s 8

7、 0 C1 9 6 KC s i n g l e c h i p a n d c o n t r o l e l e me n t s a r e ma g n e t i c p o wd e r b r a k e a n d ma g n e t i c p o wde r c l u t c hTh e h i g h p r e c i s i o n o f c o n s t a n t l i n e a r v e l o c i t y a n d c o n s t a n t t e n s i o n c a n b e g o t t e n b y u s i n

8、 g t h i s me t h o dAt t h e s a me t i me。h a r d wa r e a n d s o f t wa r e a r e s i mp l y c l a r i f i e d i n t h i s p a p e r b a s e d o n t h e c o n t r o l l e r d e s i g n e d b y t h e a u t h o r Ke y wo r d s：c h r o ma t i c p r i n t i n g；t e ns i o n c o n t r o l；t a p e r t

9、 e n s i o n；ma g n e t i c p o wd e r b r a k e；ma g n e t i c p o wd e r c l u t c h；s l i p v e l o c i t y 1 8 维普资讯 http:/ 李 譬 梅 等 树 脂 基 复 合 材 料 成 型 技 术 发 展 的 哲 学 思 考 研究 设计 后这种树脂基复合材料逐渐应用于战斗机、侦察机、运输机、民航机、直升机、靶机等机型，其他结构件也发展到襟 翼、副襟、拢流板、滑轨、方向舵、升降舵、舱门、口盖等。此后不久，以玻纤 树脂为代表的常规树脂基复合材料的弱点明显地反映出来，即制成的增强件密度

10、较大，刚 度差。因此不能进一步作为飞机上承力大的结构件来代替相应的金属结构件。从唯物主义辨证发展的眼光看，随 着生产和科学实践的发展以及客观过程的推移，原来的新材料也暴露出不符合发展后客观过程所要求的弱点，从 而逐渐被更新的材料所取代。2 0 世纪 6 0 年代英国人发明了石墨材料体系，在与金属材料的竞争上显示出突出的 优点。新事物取代旧事物，这是历史发展的必然，而新事物之所以能取代旧事物，是因为它符合事物客观发展的规 律，代表事物发展的方向，具有先进性。以碳纤和芳纤为代表的新一代先进树脂基复合材料体系之所以能取代常 规树脂基复合材料体系是因为它符合航空复合材料客观发展规律，这一体系在构件设计

11、、成型工艺和使用上表现 出三大先进性：(1)构件设计上的先进性，它可根据所制构件不同方向和不同部位的要求，通过不同的选材、铺层 的不同角度和不同层数，得出定向取向与载荷相匹配的强度和模量，满足航空气动弹性设计的要求，即设计上的 可剪裁性。这是常规的各向同性材料无法 比拟的。(2)7-艺上的先进性，它采用整体成型工艺，而且是直接成型无 需剪削加工。它的结构完整性好，有助于提高结构的稳定性，并可大大减少零件和紧固件数量，材料利用率高达 9 5 。而金属需大量的机械加工，材料利用率有的竞低到 1 0 。此外，制造上所消耗的能源也比金属的低。(3)使 用上的先进性，这种复合材料的重量为钢的 i 5，为

12、铝的 1 2，而它的强度和模量与钢相当，比铝高 2倍多，更突出 的是它的耐疲劳性比钢和铝都高得多，所以用它可以制成性能与金属相同而重量比金属轻和尺寸比金属小的结 构件，这是现有金属结构材料无法达到的，从而开辟了合成复合材料广泛应用于飞机结构的广阔前景。1 2 先进树脂基复合材料的唯物主义发展前景观 唯物辨证法认为新事物符合事物的客观发展规律，因而：恩有强大的生命力和远大的发展前途。自2 O世纪 6 O 年代先进树脂基复合材料问世以来，一直受到航空界的关注与重视。是航空工业的需要推动与促进了这种先进材 料的发展，而这种材料对改进飞行器的性能作出了重要贡献。先进树脂复合材料开始最成功的是应用于军用

13、飞机，美国 F 一1 l 7 隐身飞机采用了近 4 O 结构重量的复合 材料，F 一2 2 是美国第四代歼击机，这类复合材料几乎全部覆盖其表面(包括机翼、前机身、尾翼)。2 0 世纪 7 O 年 代先进树脂复合材料开始用于民用飞机，早期的验证件有波音 7 3 7的拢流片，由于减重显著，明显节油，1 9 8 5 年 以后，波音 7 5 7、7 6 7、7 7 7 采用这类复合材料的范围进一步扩大。欧洲空中客车 A 3 O O 3 4 O 更多地采用这类复合材 料。国内先进树脂基复合材料应用研究始于 1 9 6 9 年，1 9 7 8 年歼-1 2 采用这类复合材料，结构减重达到 2 1 3，1

14、9 8 5 年强一5飞机全尺寸构件也采用了这类材料，效益十分显著。近年来，文体界也发现了这种材料的价值，黑色 体育用品如高尔夫球杆、羽毛球杆、钓鱼杆以及其它器具采用此类材料制作后，大量进入赛场、训练场，进入家庭 和社会。树脂复合材料的产生，以及先进树脂基复合材料取代常规树脂基复合材料，逐渐应用于航空工业和其它工业 部门，是航空材料历史发展的必然。先进树脂基复合材料在设计上满足设计的可剪裁性要求；在生产工艺上采用 整体一次成型技术；在使用上具有明显的减重节能效益，它是符合现代航空材料发展规律的一种新事物，因而具 有强大的生命力和远大的发展前途。2 树脂基复合材料成型技术和唯物主义哲学对它的指导作

15、用 2 1 树脂基复合材料成型工艺三要素之间辨证的关系 成型技术是将原材料转化为结构，将设计思想转变为实物的必经之路。树脂基复合材料的成型工艺对应于制 品性能、产量、价格三个基点，有赋形、浸渍、固化三要素。赋形的基本问题在于使增强材料如何达到均匀，或在设定的方向上，如何可信度很高地进行排列。将增强材料 先行赋形过程称为“预成型”。其赋形的程度进行到制品最终形成相近似，而最终形状的赋形则靠成型模具进行。浸渍是要将增强材料间的空气置换为树脂基。浸渍的机理可分为脱泡和浸渍两部分。浸渍好坏与难易的主 要影响因素是基本树脂的黏度，基本树脂与增强材料的配比，以及增强材料的品种、形态。轻I祝摄2 4年第 3

16、期-1 9 维普资讯 http:/ 李 譬 悔 等 树 脂 基 复 合 材 料 成 型 技 术 发 展 的 哲 学 思 考 研究 设计 固化是要使基本树脂进行化学反应，产生分子结构上的变化，使之由线性结构变成网状结构。固化要采用弓 发剂、促进剂，有时还要加热，促使固化反应的进行。唯物辨证法认为世界上各种事物和每一事物内部各要素、各 部分之间普遍存在着互相依存、互相制约、互相作用的属性。树脂 基复合材料的成型过程的三要素赋形、浸渍、固化互相联系、互相 影响。此三要素与原材料的相互关系可用图 1 描述如下。通过对其有机调整与组合，可经济地成型各种复合材料制 品。若强调经济性，加快成型周期，那就要牺

17、牲一部分性能；反之，若重视性能，那就要牺牲经济性。辨证唯物主义认为，不仅在复杂 的矛盾体系中各个矛盾的发展具有不平衡性，而且矛盾双方的发 展也具有不平衡性。矛盾双方的地位和作用是不一样的，一般来 说，其中有一方面是主要的，另一方面是次要的。究竟哪一方是主 要的，哪一方是次要的，这要根据矛盾的具体情况而定。因此，我 们可以根据原材料的不同，通过分析成型工艺三要素之间矛盾的 主次方面，选择最佳组合，最合理方案。此外，矛盾的主要方面和次要方面，也不是固定不变的，它们 在一定条件下可以互相转化，而且随着取得支配地位矛盾的主要 生产效率高-性能提高 -一 图 1 唯物辩证法思想方法 简图 方面的变化，事

18、物的性质也随之发生变化。树脂基复合材料成型工艺的实现手段也在不断地进步和改善。2 2 唯物主义哲学对热塑性树脂基复合材料成型的技术研究的指导作用 树脂基复合材料成型的方法是各式各样的，不同的成型方法有不同的使用场合及各 自的优缺点。当今大多数 的飞机复合材料结构的制造方法是预浸料 热压罐法。所谓预浸料即预先对纤维浸渍上树脂制成的预成型料。这 种方法适合于热固性树脂复合材料成型。近年来，随着人们对树脂基复合材料断裂韧性损伤容限及耐湿热性能越 来越苛刻的要求，热塑性树脂基复合材料在航空工业中的应用与日俱增。高性能热塑性树脂 由线性大分子组成，树脂熔点高，熔融黏度大，并且缺乏合适的溶剂。因此预浸料的

19、制作及 复合材料结构成型有较大的困难。这一复合材料成型的技术 目的和原来技术手段之间的矛盾就构成了新成型技 术发展内在的直接动力。作者试图解决高性能热塑性树脂基复合材料成型技术的难题，针对热塑性树脂制作预浸料的困难，采用纤维 混杂法制备广义上的“预浸料”。广义上的“预浸料”不同于前述用实际的溶液浸渍方法浸渍上树脂的预浸料。它 是将热塑性树脂先纺成直径 1 0 m级的纤维，然后与增强纤维混杂成复合纱，再编织成织物。制备的织物具有 良 好的铺覆性，可满足复杂形状制件的需要，而且可以通过三维编织法得到三维近尺寸预成型件，便于实现工艺连 续化及 自动化。同时，这种编织方法可以在纤维厚度方向引入增强纤维

20、，提高复合材料的断裂韧性。这一 思想方 法是基于自然辩证法原理的。自然辩证法对这一研究工作具有以下 3 方面的指导作用。2 2 1 主体和客体的哲学反思 人类的实践和认识活动是主体与客体的对象活动。此结构中，主体和客体各有不同的质的规定性，各有不同 的地位和作用，成为互相对立的两极。但同时它们又互相联系，互相制约，而且在一定条件下互相转化，即主体客 体化与客体主体化。从客体的角度来看，客体预浸料制作，离不开使纤维浸渍上树脂的技术路线，这是传统的局限 的客体观点。作者提出了广义上的“预浸料”是基于将客体主体化的自然辨证法思想的。即将树脂先纺制成纤维，这样使客体按照人的主体设想方向发展，即创新客体

21、。再通过与增强纤维混编而成广义上的“预浸料”，从根本上 解决了预浸料制作的困难。2 2 2 抓住事物的主要矛盾 飞机结构受力复杂，许多零件三向受力。若采用常规的悬浮法、薄膜镶嵌法、原位聚合法等都须将一层一层预 浸料平面铺放成型，而厚度方向无增强纤维承力，势必导致零件厚度方向的薄弱，这是结构成型要解决的主要矛 盾。纤维混杂法可以通过三维编织法得到三维织物，在厚度方面引入增强纤维，从而解决这一主要矛盾，使复合材 2O z l f 哦 P 维普资讯 http:/ 李 霉 梅 等 树 瞻 基 复 合 材 料 成 型 技 术 发 展 的 哲 学 思 考 研究 设计 料性能全面得到提高。2 2 3 交叉学

22、科有助于成型技术取得突破 这一树脂复合材料新成型技术的产生，得益于交叉学科的发展。现代科学的发展，使原来相互隔绝、彼此孤立 的传统学科之间架起了“桥梁”，交叉学科是科学发展的必然产物。要解决高性能热塑性树脂基复合材料成型的难 题，关键的一步是将树脂纺制成极细的纤维，这是纺织学科要研究的问题。作者将进一步深入钻研和利用纺丝流 变学、化纤生产工艺学、合成纤维机械原理等专业知识和研究成果，努力突破传统的复合材料成型技术范畴，创造 性地解决上述难题。3 结论 用于航空工业的树脂基复合材料的产生及其发展过程是一个辨证的矛盾发展过程，它的发展总是以新的成 型技术和材料体系替代老的技术和体系。以碳纤和芳纤为

23、代表的新一代先进树脂基复合材料符合航空材料的客 观发展规律，因而具有强大的生命力和远大的发展前途。树脂基复合材料的成型工艺的三要素：赋形、浸渍、固化是互相联系、互相影响的，通过分析三要素之间的矛 盾主次方面，我们可选择出最佳组合、最合理方案。运用自然辩证法的基本原理客体主体化，提出广义的“预浸料”，解决了热塑性树脂预浸料制作的难题。通过抓住主要矛盾，用纤维混杂法在厚度方向引入增强纤维，使树脂基复合材料性能得到全面的提高。交叉学科的发展使树脂基复合材料成型技术取得突破成为可能，将纺织学科知识与材料加工学科知识相结 合，将创造性地解决当今热塑性树脂基复合材料成型技术难题。参考文献：1 师昌绪 材料

24、科学技求百科全书 M，北京：中国大百科全书出版社，1 9 9 5 z 中国社会科学院哲学研究所 自然辩证法研究室 国外 自然科学哲学问题 M 北京：中国社会科学出版社，1 9 9 1 3 黄顺基，刘大椿，杠学的哲学反思 M，北京：中国人民大学出版社，1 9 8 7，4 黄宝华，瞿宝忠 稃学哲学引论 M 北京：知识出版社 1 9 8 9，5 国家教委社科研 究与艺术教育司 自然辨证法概论 M3 北京：高等教育出版社，1 9 9 1，6 3 美国国家研究委员会 9 0 年代的材料科学与材料工程 M 北京；北京航空5-业出版社，1 9 9 2 Ph i l o s o p h y I n v e s

25、 t i g a t i o n o n t h e De v e l o p me n t o f Po l y me r Co mp o s i t e s a n d I t s Pr o c e s s i n g Te c h n i q u e LI Xu e me i ，XU Z h o n g b i n。(1 Z h o n g k a i Ag r o t e c h n i c a l C o l l e g e，Gu a n g z h o u Gu a n g d o n g 5 1 0 2 2 5；2 Z h e j i a n g Un i v e r s i t

26、 y，Ha n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 0 0 C h i n a)Ab s t r a c t：Th i s p a p e r ma k e s a n a p p r o a c h t o t h e d i a l e c t i c a l l a w o f t h e d e v e l o p me n t o f p o l y me r c o mp o s i t e s f o r a i r c r a f t s，a n d t h e d i a l e c t i c a l r e l a t i o n s a

27、mo n g t h e t h r e e f a c t o r s o f i t s p r o c e s s i n g t e c h n o l o g yThe f u t u r e r e s e a r c h o f t h e n e w p r o c e s s i n g t e c h n i q u e f o r t h e r mo p l a s t i c c o mp o s i t e i s g u i d e d b y u s i n g ma t e r i a l i s m p h i l o s o p h y Ke y wo r

28、 d s：c o mp o s i t e；r e s i n p r o c e s s i n g t e c h n i q u e；p h i l o s o p h y 企 业 管 理 什么是无效合同 无效合同是指合同的主体、内容或者形式具有 合同法 所规定的违法情形 从签订合同的主体讲，不具备法人资格的社会团体和组织以法人名 义签订的合同；无行为能力人签订的合同及限制行为能力人签订的与之行为能力不相应的合同为无效合同。以合同的内容和表现形式讲，我国 合同 法 第5 Z 条规定，有下列倩形之一的合同无效：(1)以欺诈、胁迫的手段签订合同，损害国家利益的；(2)恶意串通，损害国家、集体

29、或者第三者利益的；(3)以合法形式掩盖非法虽的的；(4)损害社会公共利益的；(5)违反法律、行政法规的强制性规定的。无效合同必须要由人民法院或者仲裁机构来确 认。最高人民法院 关于适用(中华人民共和国合同法)若干问题的解释 中规定：合同法实施后，法院确认合同无效，应当以全国人大及其常委会制定 的法律和国务院制定的 政法规为依据 无效合同从订立之时起就没有法律效力。合同被确认无效后，当事人依据该合同取得的财产，血当返还给刘 方 有过错的一方应赔偿对方因此所受到的损失 如果双方当事人在签订合同时都有过错，0 各自承担相应的责任。对违反国家利益或者社会公共 利益的合同，如果双方都是故意的，应追缴双方已经取得或者约定取得的财产，收归国库所有。如果只有一方是故意的，故意的一方应将从对方取得 的财产返还对方；非故意的一方已经从对方取得或者约定取得的财产应收归国库所有。(李文成)2 1 7 讯 吩|_ l _ 葺 r L _，维普资讯 http:/