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【摘 要】复合材料在新材料技术领域中所处的地位日趋重要,在世界各国各领域的应用也越来越广泛,其应用的多元化、成本低廉化、性能多样化已经成为复合材料最主要的特点,而正是因为这一系列的特点和优势,使得复合材料在应用过程中规范化程度降低。本文根据工程实际应用分析了复合材料应用规范化的重要性,如何规范复合材料的应用,如何制定应用规范,使众多复合材料能够各尽其能,获得最佳的工程应用效果。
【关键词】复合材料应用;规范化
1.引言
进入20世纪以来,复合材料因其是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。因而复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。 但复合材料的发展和使用不过几十年,积累的研究基础和使用经验有限,但其种类繁多、质量也是鱼龙混杂,盲目的使用复合材料不但不能满足工程和技术要求,反而会造成不必要的损失和质量事故,可见,如何做好复合材料在设计、生产、试验、使用、管理过程中的规范化工作是十分重要的。
2.复合材料应用规范化的意义
规范是产品设计、制造、试验验证、使用、维护管理过程中逐渐积累和形成起来的准则,它不是一蹴而就的,而是在生产和科研、使用中经验的不断积累、总结、提升而成的,甚至是在失败过程中得来的教训,才使得这些规范能够经受理论是实践的反复考验。规范一般可分为通用规范和型号规范,前者具有普遍指导性,属于非强制性规范,但它的通用原则具有普遍性,是编制产品型号规范的基础,在应用于型号规范时,还需要经过科学的提炼和系统的修改,来形成型号规范。而型号规范属于强制性规范,对于复合材料而言,它们的型号规范就是控制复合材料质量的有效手段和生产、检验和使用准则。
规范的作用可以归纳为以下几点:一是便于生产和采用;二是能够提高质量和安全;三是能够简化生产条件,节约生产资源;三是为互换提供便利。
当复合材料形成了具体的应用规范,用户在生产或选用复合材料时就有了参考和依据,生产方知道依据什么样的要求来制作和开发复合材料,而用户也可以根据所需性能来选择合适的复合材料,这些应用规范所提出的关于复合材料的性能参数和使用范围的规定,不但能够为复合材料的采用提供理论指导,而且能够确保使用过程中的质量和安全性。一旦其应用规范形成,在社会化大生产过程中,就会形成统一的生产标准,这对于生产资源的节约和产品的利用率提高都有着不可估量的作用。再者,形成了统一的型号规范后,同一类复合材料的产品规格或外形尺寸能够实现替换,避免了非标产品加工带来繁琐的交流和设计过程。
3.复合材料应用规范的来源
首先,复合材料的发展时间虽然不过几十年,较传统的金属材料和无机非金属材料技术相比不够成熟,从理论到实践的过程中也有着许多不完善的地方。但经过这半个世纪的开发和应用,也积累了一定的经验和数据,部分材料尤其是金属复合材料和聚合物复合材料,它们在设计、分析、试验验证和鉴定验收方面逐步走向了规范化、文字化和成熟化,他们在飞机、汽车、建筑等方面的应用也形成了各自的一整套工程应用规范,基本体系已经形成,因此我们应当充分利用这些不完善的资料,逐步的细化和补充,在今后的发展和应用过程中形成具有说服力的应用规范。
其次,复合材料多由两种或两种以上现有的材料通过不同的方式组合而成,虽然组合的方式各异,组合过程中也会对复合材料中的各组分造成有益或有害的影响,但究其根源,复合材料还是具备其组分中单种材料的一些性能的。这就为我们制定复合材料的规范提供了有力的依据,当我们明确了复合材料的应用领域和性能要求时,就能清楚的知道该材料应该具备哪些性能,避免哪些不利影响和材料缺陷,这就给我们复合材料在设计和制造、养护过程中的一些处理方法提供了必要的依据。同时,我们可以结合单一材料在某些性能方面的特殊要求,以及单一材料在生产制备过程中的注意事项,就能够制定出该类型复合材料的设计、制造、实验验证和鉴定验收方法,当然这是一个连续的、持续不断的发展过程,它需要不断的建立、完善,甚至推倒再建立完善的过程,但最终都能够实现复合材料应用的规范化标准。
4.复合材料应用规范化过程中的注意事项
4.1 数据来源的控制
如前文所述,复合材料的规范的编制必然要参考和借鉴一些研发资料、国标和试验报告。对于制造复合材料的原材料,如果是使用相关国标产品,则只需要确定该材料所满足的技术标准即可,但确保该原材料是严格按照这些已有的标准执行和生产的。如果用于制造复合材料的原材料没有相关执行标准,则要弄清楚材料的指标来源,即来源是否符合相关行业标准,所提供的材料消息数据是否真实可靠,数据的是否经过有资质的检验机构认定,及认定结果是否经过人为修改等等,只有这样才能保证编制规范过程中数据采集的准确、有效和合法,这样制定出来的规范才能够真实反映复合材料的有关数据,给使用该规范的用户提供客观真实的依据。
4.2 制造工艺参数的控制
除了原材料的严格管控外,复合材料规范中的制造工艺参数也非常重要。因很多材料在进行复合加工过程中,或因高温加热,或因增加粘合剂,或因对材料的机械加工均会造成材料在性质上发生变化。因此,我们首先要对加工过程中的工艺参数进行分析和论证,看其是否会因过程中的变化引起原材料性能的改变,如果引起了改变,因急需分析这些改变是否会引起复合材料某方面的性能不能够满足使用要求,更不能造成复合材料质量缺陷和安全隐患。其次,要确认符合材料的加工工艺是否稳定和唯一,避免因工艺模糊导致在实际生产过程中的性能偏差,最终影响的复合材料质量。再有,复合材料因其不同于单一的某种材料,因此在包装、运输、贮存和使用的方法上都存在很大的差异,在编制规范的过程中也是需要重点考虑的问题。
5.复合材料应用规范化的注意事项
复合材料规范一般可分为材料规范、试验方法、制造规范、检测规范等。这些规范在复合材料应用初期一般是采用一些有代表性生产厂家的企业标准和工艺规范,再逐步转变为行业标准和国家标准以及规范的。因此在一种复合材料规范形成初期,用户要依据自身的工艺特点来选用合适的复合材料,并深入分析这些材料规范是否符合生产要求,研究其试验方法和试验结果,仔细核对这些试验情况与自身产品在实际应用过程中的状态和环境是否符合,用户还应根据自身要求增加检测项目;尤其对于安全性能要求非常高的特殊领域,不能盲目采用新复合材料进行冒险性尝试,比如新型复合材料应用普遍的飞机制造行业,在复合材料规范化初期,必须先在飞机上选一些不影响飞行安全的小零件来检验材料的安全性,再通过长时间的考核和试用、改良,最终才能在飞机的其他部位上扩大试用。同时,复合材料规范的修订方也应通过经验和数据的积累,不断完善和细化规范内容,这一过程也应结合生产方和用户的一些切合实际的要求或真实的试验结果,使复合材料的应用真正规范化。
参考文献:
[1]复合材料飞机结构设计 航空工业出版社 杨乃宾 章怡宁2002 年 5 月第 1 版.
[2]型号综合标准化与新机型研制 航空工程 袁俊 2006 年 3 期.
[3]曹利,姚忠凯,复合材料学报,2990;7(4):67.
【关键词】复合材料应用;规范化
1.引言
进入20世纪以来,复合材料因其是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。因而复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。 但复合材料的发展和使用不过几十年,积累的研究基础和使用经验有限,但其种类繁多、质量也是鱼龙混杂,盲目的使用复合材料不但不能满足工程和技术要求,反而会造成不必要的损失和质量事故,可见,如何做好复合材料在设计、生产、试验、使用、管理过程中的规范化工作是十分重要的。
2.复合材料应用规范化的意义
规范是产品设计、制造、试验验证、使用、维护管理过程中逐渐积累和形成起来的准则,它不是一蹴而就的,而是在生产和科研、使用中经验的不断积累、总结、提升而成的,甚至是在失败过程中得来的教训,才使得这些规范能够经受理论是实践的反复考验。规范一般可分为通用规范和型号规范,前者具有普遍指导性,属于非强制性规范,但它的通用原则具有普遍性,是编制产品型号规范的基础,在应用于型号规范时,还需要经过科学的提炼和系统的修改,来形成型号规范。而型号规范属于强制性规范,对于复合材料而言,它们的型号规范就是控制复合材料质量的有效手段和生产、检验和使用准则。
规范的作用可以归纳为以下几点:一是便于生产和采用;二是能够提高质量和安全;三是能够简化生产条件,节约生产资源;三是为互换提供便利。
当复合材料形成了具体的应用规范,用户在生产或选用复合材料时就有了参考和依据,生产方知道依据什么样的要求来制作和开发复合材料,而用户也可以根据所需性能来选择合适的复合材料,这些应用规范所提出的关于复合材料的性能参数和使用范围的规定,不但能够为复合材料的采用提供理论指导,而且能够确保使用过程中的质量和安全性。一旦其应用规范形成,在社会化大生产过程中,就会形成统一的生产标准,这对于生产资源的节约和产品的利用率提高都有着不可估量的作用。再者,形成了统一的型号规范后,同一类复合材料的产品规格或外形尺寸能够实现替换,避免了非标产品加工带来繁琐的交流和设计过程。
3.复合材料应用规范的来源
首先,复合材料的发展时间虽然不过几十年,较传统的金属材料和无机非金属材料技术相比不够成熟,从理论到实践的过程中也有着许多不完善的地方。但经过这半个世纪的开发和应用,也积累了一定的经验和数据,部分材料尤其是金属复合材料和聚合物复合材料,它们在设计、分析、试验验证和鉴定验收方面逐步走向了规范化、文字化和成熟化,他们在飞机、汽车、建筑等方面的应用也形成了各自的一整套工程应用规范,基本体系已经形成,因此我们应当充分利用这些不完善的资料,逐步的细化和补充,在今后的发展和应用过程中形成具有说服力的应用规范。
其次,复合材料多由两种或两种以上现有的材料通过不同的方式组合而成,虽然组合的方式各异,组合过程中也会对复合材料中的各组分造成有益或有害的影响,但究其根源,复合材料还是具备其组分中单种材料的一些性能的。这就为我们制定复合材料的规范提供了有力的依据,当我们明确了复合材料的应用领域和性能要求时,就能清楚的知道该材料应该具备哪些性能,避免哪些不利影响和材料缺陷,这就给我们复合材料在设计和制造、养护过程中的一些处理方法提供了必要的依据。同时,我们可以结合单一材料在某些性能方面的特殊要求,以及单一材料在生产制备过程中的注意事项,就能够制定出该类型复合材料的设计、制造、实验验证和鉴定验收方法,当然这是一个连续的、持续不断的发展过程,它需要不断的建立、完善,甚至推倒再建立完善的过程,但最终都能够实现复合材料应用的规范化标准。
4.复合材料应用规范化过程中的注意事项
4.1 数据来源的控制
如前文所述,复合材料的规范的编制必然要参考和借鉴一些研发资料、国标和试验报告。对于制造复合材料的原材料,如果是使用相关国标产品,则只需要确定该材料所满足的技术标准即可,但确保该原材料是严格按照这些已有的标准执行和生产的。如果用于制造复合材料的原材料没有相关执行标准,则要弄清楚材料的指标来源,即来源是否符合相关行业标准,所提供的材料消息数据是否真实可靠,数据的是否经过有资质的检验机构认定,及认定结果是否经过人为修改等等,只有这样才能保证编制规范过程中数据采集的准确、有效和合法,这样制定出来的规范才能够真实反映复合材料的有关数据,给使用该规范的用户提供客观真实的依据。
4.2 制造工艺参数的控制
除了原材料的严格管控外,复合材料规范中的制造工艺参数也非常重要。因很多材料在进行复合加工过程中,或因高温加热,或因增加粘合剂,或因对材料的机械加工均会造成材料在性质上发生变化。因此,我们首先要对加工过程中的工艺参数进行分析和论证,看其是否会因过程中的变化引起原材料性能的改变,如果引起了改变,因急需分析这些改变是否会引起复合材料某方面的性能不能够满足使用要求,更不能造成复合材料质量缺陷和安全隐患。其次,要确认符合材料的加工工艺是否稳定和唯一,避免因工艺模糊导致在实际生产过程中的性能偏差,最终影响的复合材料质量。再有,复合材料因其不同于单一的某种材料,因此在包装、运输、贮存和使用的方法上都存在很大的差异,在编制规范的过程中也是需要重点考虑的问题。
5.复合材料应用规范化的注意事项
复合材料规范一般可分为材料规范、试验方法、制造规范、检测规范等。这些规范在复合材料应用初期一般是采用一些有代表性生产厂家的企业标准和工艺规范,再逐步转变为行业标准和国家标准以及规范的。因此在一种复合材料规范形成初期,用户要依据自身的工艺特点来选用合适的复合材料,并深入分析这些材料规范是否符合生产要求,研究其试验方法和试验结果,仔细核对这些试验情况与自身产品在实际应用过程中的状态和环境是否符合,用户还应根据自身要求增加检测项目;尤其对于安全性能要求非常高的特殊领域,不能盲目采用新复合材料进行冒险性尝试,比如新型复合材料应用普遍的飞机制造行业,在复合材料规范化初期,必须先在飞机上选一些不影响飞行安全的小零件来检验材料的安全性,再通过长时间的考核和试用、改良,最终才能在飞机的其他部位上扩大试用。同时,复合材料规范的修订方也应通过经验和数据的积累,不断完善和细化规范内容,这一过程也应结合生产方和用户的一些切合实际的要求或真实的试验结果,使复合材料的应用真正规范化。
参考文献:
[1]复合材料飞机结构设计 航空工业出版社 杨乃宾 章怡宁2002 年 5 月第 1 版.
[2]型号综合标准化与新机型研制 航空工程 袁俊 2006 年 3 期.
[3]曹利,姚忠凯,复合材料学报,2990;7(4):67.