HUANG

　　复合材料在航空、航天等工业中得到越来越多的应用。复合材料的种类很多，基体材料分金属和非金属两大类，增强材料分纤维和颗粒两大类。对复合材料进行切削加工的难度较大，一般需采用超硬刀具。

　　复合材料的种类和性能
　　复合材料是由两种或两种以上的机械、物理和化学性质完全不同的物质，经人工合成制造出多相组成的固体材料，从而获得单一组成材料所不能具备的性能和功能。
　　现代工程结构所用的复合材料，按基体材料的类型可分为树脂基、金属基和陶瓷基这三大类；按增强相的形态可分为长纤维、短纤维、晶须、层叠和颗粒增强的复合材料等。
　　在航空、航天、汽车、石油化工等工业中，纤维增强复合材料用得较多，主要类型有：
　　（1）玻璃纤维增强复合材料（Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP），主要由SiO2玻璃熔体制成，某些性能接近于钢，可代替钢使用，故又称“玻璃钢”。现已成为一种常用的工程结构材料。基体多为酚醛树脂或环氧树脂。
　　（2）碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP），其性能优于玻璃钢，现已得到广泛应用。所用基体与“玻璃钢”相同。
　　（3）硼纤维增强复合材料（Boron Fiber Reinforced Plastic,BFRP），应用起步稍晚，性能与CFRP接近。基体为树脂。
　　（4）芳纶纤维增强复合材料（Kevlar Fiber Reinforced Plastic,KFRP），其增强纤维为芳香族聚酰胺纤维，又称“芳纶纤维”。它的基体也是树脂，性能亦佳。
　　常用纤维增强材料及其他增强材料的机械、物理性能见表1。

　　各种复合材料及钢、硬铝的机械、物理性能见表2。

　　上述纤维增强的树脂基复合材料（FRP），多用于航空和其他方面的结构件，可代替铝合金和钛合金，甚至部分钢材，因为它们的机械性能好，且能减轻构件的重量。
　　此外，还有颗粒增强的铝基复合材料，如SiCp/Al的耐磨性强，可用于耐磨件，对其加工很困难。

　　复合材料的应用

　　由于复合材料的抗拉强度高，弹性模量和耐热性较好，重量轻，韧性、减振能力和抗疲劳性能特佳，故首先在飞机结构上得到广泛应用。可使飞机重量减轻，加速快，转弯变向灵活，飞行高度高，航程加长，节省燃料。后来，在汽车、船舶、纺织机械、化工设备、建筑和体育器材上也得到了广泛应用。
　　近年来，在民用飞机B757、B767、B777、A300、A340上，复合材料用量已占飞机全部用料的11%～20%。商用飞机B787上大量使用CFRP，已占飞机体积的11%，占结构件重量的50%。B787每年所用的燃料费，比B767减少500万美元。A380上的机身、机翼板，用大量的复合材料制造。武装直升飞机AH-60、NH-90、V-22、RAH-66上，从整流罩、地板、壁板等次承力结构到旋翼框架等主承力结构上都使用复合材料，且高达飞机重量的50%[3-4]。
　　例如一架哥伦比亚号航天飞机，飞机大部分均用复合材料制造。如，货舱门用CFRP制造，体积很大，长为18.2m，宽为4.6m；气瓶用KFRP制造；防热瓦用CMC制造；框架用C/A1制造；发动机架用B/Ti制造；发动机喷管用C/C制造。树脂、金属和陶瓷这3种基体的复合材料都使用上了[4]。

　　纤维加强复合材料的切削加工
　　复合材料的应用如此之广，对其部分产品或构件需要进行切削加工。因此，应认识和掌握复合材料切削加工的规律，正确选择刀具材料和切削用量，才能保证加工质量和较高的加工效率。一般情况下，树脂基的复合材料较易切削，金属基的稍难，陶瓷基的更难；纤维加强的复合材料较易切削，颗粒加强的很难切削。笔者针对有代表性的纤维增强和颗粒增强的复合材料，

作者：于启勋