详解损伤容限，热塑性碳纤维能在航空航天领域中受欢迎的又一原因

　　人会疲劳，有寿命。机械、材料也是一样，也有相对应的寿命，到了一定情况下，就会失去其本身的性能，叫结构疲劳。在航空航天部件中就特别关注材料的结构疲劳，实际应用中，就要考虑到材料的损伤容限，更好的保证安全。现如今的备受欢迎的热塑性碳纤维复合材料被广泛应用到航空航天中，其中一个重要的原因就是该材料的损伤容限特别高。本文我们就从损伤容限知识点到热塑性碳纤维应用的优势来给大家说说。

　　什么是损伤容限

　　讲解损伤容限，先来了解结构疲劳。

　　结构疲劳指的是材料在受到应力或者应变的作用下，性能发生变化。当我们机械结构在受到静力载荷，当载荷较大时，结构一般会发生明显变形(如颈缩现象)，我们能从变形量感知到结构即将破坏，从而可以避免继续加载使得结构发生断裂;与静载荷相比，机械结构在疲劳载荷作用下没有显著的变形预警，在累积到某个循环时极有可能突然发生断裂。

　　通俗的理解，就是一根铁丝，你开始掰弯是不会断裂，但是你反复掰来掰去，它就会断的，这就是结构疲劳的原因。

　　那每个材料都有一定的使用寿命，没有哪个材料完全没有结构疲劳，那在应用到高性能需求的地方，就不能用吗?还是要应用，这里面就引出材料的损伤容限。

　　比如航空航天中常见的飞船、飞机，它们在设计的时候，就要考虑到性能、安全、成本三方面，从而取得平衡。损伤容限的能力就确保了飞机在应用中的能够有更好的安全保证。从开始的“安全寿命”到“破损安全”再到现如今的“损伤容限”，这里面有血的教训，从而才有了现如今关于这类机械零部件新的的标准结构设计准则，需要结合飞机实际负载跟设计负载相结合来确保飞行的安全。

　　所以在飞机结构强度设计规范要求中规定“设计使用寿命和设计使用方法下,机体结构应有足够的损伤容限能力,即在存在材料、制造及工艺缺陷以及在正常使用和维护中引起的损伤的情况下,直到损伤在定期的计划检查时被查出,机体的飞行安全结构和其他的选定结构应具有足够的剩余强度。”这里面主要就是包括：初始缺陷尺寸、剩余强度要求以及损伤扩展限制。这里面知识点比较多，这里就不展开来说，我们只是作为了解。

　　热塑性碳纤维的损伤容限

　　空客、波音飞机上面大量应用碳纤维复合材料，部分机型的碳纤维复合材料占比更是高达50%以上。但更多的是应用到内部材料结构件，采用的是传统热固性碳纤维，起到轻量化的效果，在发动机等重要结构件上没有广泛的应用，这其实就是跟传统热固性碳纤维材料损伤容限有关。伴随着热塑性碳纤维研究取得的成功下，就在把热塑性碳纤维制作动力结构件上应用，从而获得更好的损伤容限，降低自重的情况下，又有更好的安全保障。

　　热塑性碳纤维之所以有非常好的损伤容限，就是跟其树脂基体有很大的关系，相比较传统的热固性树脂来说，热塑性树脂的分子结构都是线性结构，都是由聚合树脂和部分分缩合树脂，具有受热软化、冷却硬化、高比强度和硬度、优异的断裂韧性和损伤容限、优良的耐疲劳性能、能够模塑成型复杂几何形状和结构、可调的导热性、可回收性、在恶劣环境的稳定性好、可重复成型、可焊接和修补等特点。

　　热塑性树脂也能够具有这样的优势，加入连续碳纤维增强的复合材料之后的性能进一步提高，在应用到航空航天中就更加的得心应手。

　　这样损伤容限高的热塑性碳纤维在汽车、船舶领域中也非常受欢迎，在海洋设备、赛车上面都有了应用，具备更好的损伤容限之外，还具有非常好的环境适应性，耐湿热老化、耐酸碱腐蚀、耐盐雾、防霉菌等优势体现。

　　国内热塑性碳纤维厂家

　　热塑性碳纤维尤其是连续碳纤维增强热塑性复合材料是国外技术壁垒，我国也一直研究，从现阶段的市场看，国内已经有成功完成了该材料研发到量产厂家，打破国外技术壁垒，实现高性能碳纤维国产化道路成功迈出。智上新材就是其中一家成功完成了连续碳纤维增强热塑性复合材料的公司，现有的热塑性碳纤维单向带量产的有尼龙(PA6)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)这几种，可以根据客户需要进行不同尺寸、不同含量定制。其所含热塑性树脂的量可控且精确，树脂能充分穿透碳纤维丝束且均匀分布。预浸带下机幅宽在300mm-600mm，可根据需要分切成各种宽度以便制成多种类的碳纤维热塑性零部件。就有跟多家飞机厂家对接，进行产品应用。

　　“损伤容限”就是描述结构带损伤继续工作的能力就好比人带病还能活下去的能力，那热塑性碳纤维就具备这样的性能，能够被应用到更多高性能领域中的重要原因。