碳-碳复合材料制备

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划碳-碳复合材料制备　　炭/炭复合材料的制备及研究进展　　摘要：综合国内外各种文献资料，总结了炭炭复合材料的用途、制备工艺，简要介绍了几种主要的致密化方法，并对炭炭复合材料的抗氧化研究、石墨化研究做了初步的介绍，最后提出了炭炭复合材料今后发展的方向.　　关键词：炭炭复合材料，致密化，化学气相沉积，抗氧化，石墨化.　　1引言　　炭/炭复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。它和其它高性能复合材料相同,是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构,不同之处是增强相和基体

2、相均由具有特殊性能的纯碳组成[1-2]。炭/炭复合材料具有低密度、高强度、低烧蚀率、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、不放气、在XX℃以内强度和模量随温度升高而增加、良好的抗疲劳性能、优异的摩擦磨损性能和生物相容性(组织成分及力学性能上均相容)、对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能[1-3],使炭/炭复合材料在众多领域有着广泛用途。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　在发达国

3、家，炭/炭复合材料已被成功用于航天飞机的机翼前缘、鼻锥、货舱门，高推动比战机发动机的涡轮，高性能火箭发动机喷管、喉衬、燃烧室等，新一代先进飞机、坦克、赛车、高速列车等的刹车材料，以及火箭、飞机的密封圈等构件[4]，同时，炭/炭复合材料作为生物医学材料，人造心脏瓣膜、人工骨、牙种植体及作为植入材料用于矫形是近年来的研究重点[5-7];作为智能材料，由于其受拉力后电阻增加，是很好的拉伸传感器，具有广阔的发展前景[8]。　　炭/炭复合材料由碳纤维增强碳基体复合而成。碳基体以热解炭的形式存在，由碳源先驱体经热解碳化而成。炭/炭复合材料的制备工艺包括:碳纤维及其结构的选择;基体碳先驱物的选择;炭

4、/炭复合材料坯体的成型工艺;坯体的致密化工艺以及工序间和最终产品的加工等[9]。其中，关键技术在于坯体的致密化。　　2炭/炭复合材料的致密化工艺　　传统的炭/炭复合材料致密化工艺主要有化学气相沉积、化学气相渗透和浸渍法。国内外对这三种方法的研究比较多且比较成熟，因此，目前仍是制备炭/炭复合材料的主要工艺。同时，随着炭/炭复合材料的重要性日益凸　　现，各种新的制备工艺也开始出现，如快速化学液气相沉积、快速CVI致密化技术等。　　化学气相沉积法目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发

5、展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　CVD工艺是最早采用的一种炭/炭复合材料致密化工艺，它以烃类气体为碳源，以氮气或氩气为惰性载体，通过扩散进入增强体织物结构的空隙中，在高温条件下热解，并沿空隙通道壁的气/固相界面上产生碳沉积。CVD工艺条件控制所形成的基体碳微观结构的性能，进而影响复合材料性能[10]。CVD碳的微观结构可能出现的组织有三种：各相同性组织、粗糙柱状组织和平滑柱状组织。在碳碳复合材料中，基体碳不同的组织结构所占比例不同而影响制品的最终性能。CVD的一般原理[11]是：　　(a)碳源气体反应物由惰性气体输送到坯体孔

6、隙和碳纤维表面(或基体表面);(b)气体反应物在碳纤维表面(或基体表面)吸附;(c)被吸附的碳源气体在碳纤维表面(或基体表面)进行扩散和化学反应;(d)反应后的气态物从碳纤维表面(或基体表面)脱附;(e)脱附的气态物从碳纤维表面(或基体表面)离开被排出。CVD工艺方法主要有等温法、热梯度法、压差法和脉冲法四种。此外，新出现的强制气流热梯度法、等离子体辅助CVD法、激光CVD法(LCVD)、自热式CVD法、快速定向扩散法等方法也被提出研究[12]。下面简单介绍最主要的四种方法。　　等温法目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确

7、保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　把坯体放入炉体的等温空间内,在一定的压力下,让碳氢气体不断地从坯体表面流过,完全通过扩散作用进入坯体内部,由于气体在坯体表面的输送状态远好于内部,使得热解炭在表面优先沉积下来,过早的封闭了空洞,切断了内部气体的输送通道,造成明显的密度不均匀。为改善这种状况,只能采用低温、低气体浓度,使沉积速率减缓。就是这样