《cc复合材料》ppt课件

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1、碳碳复合材料制作人:碳碳复合材料E应用C制备B性能A简介D优缺点简介定义：碳碳复合材料（c-ccompositeorcarbon-carboncompositematerial）是指以碳纤维作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。碳碳复合材料由三种不同组分构成，即树脂碳，碳纤维和热解碳。由于它几乎是由元素碳构成，故能承受极高的温度和极大的加热速率。性质：密度低，高比强度，比模量高，热传导性低，热膨胀系数断裂韧性好，耐磨，耐烧蚀。对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能，是所有已知材料中耐高温性最好的材料。碳碳复合材料的性能物

2、理性能碳碳复合在高温热处理后的化学成分，碳元素高于99％，像石墨一样，具有耐酸，碱和盐的化学稳定性。其比热容大，热导率随石墨化程度的提高而增大，线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。热学及烧蚀性能碳碳复合材料导热性能好，热膨胀系数低，因而热冲击能力很强，不仅可用于高温环境，而且适合温度急剧变化的场合。其比热容高，这对于飞机刹车等需要吸收大量能量应用场合非常有利。因此可以被用作航天航空材料和刹车片材料。碳碳复合材料的性能摩擦磨损性能碳碳复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结构，其摩擦系数比石墨高，特别是它的高温性能特点，在高速高

3、能量条件下摩擦升温高达1000℃以上时，其摩擦性能依然保持平稳，因此可用作刹车片材料。力学性能其主要取决于碳纤维的种类，取向，含量和制备工艺等。单向增强的碳-碳复合材料，沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。碳-碳复合材料的高强高模特性来自碳纤维，随着温度的升高，你-碳复合材料的强度不仅不会降低，而且比室温下的强度还要高。碳碳复合材料的制备工艺碳碳复合材料的成型加工方法很多，其各种工艺过程大致可归纳为下图几种方法：碳纤维成型物预浸物短纤维与沥青或树脂混合物CVD渗透碳化石墨化的碳碳复合材料热压成型喷射成型浸渍树脂成沥

4、青碳-碳复合材料石墨化制备过程中的几个重要环节：※预成型体※基体碳※树脂（沥青）浸渍-碳化工艺※CVD/CVI工艺1.预成型体C-C复合材料制备的基本思路是将碳纤维作增强材料，预先制成多孔隙的预制体，然后再以碳基体填充空隙，逐渐制成C-C复合材料。预制体（preform,或预成型体）是采用编织方式成2维，3维或多维，带30%~70%孔隙的碳纤维层，板，体等形状。也可以用浸渍树脂或沥青的碳纤维直接进行编织。有些是采用编织好的层状（2维）或碳毡迭层，并在Z向进行穿刺制成碳纤维预制体。总之，C-C复合材料的性能，形状取决于预制体的形

5、状和碳纤维的分布方式。＊各种编织方法制成的预制体三维正交预制体五维预制体图片2.基体碳基体碳分为：树脂与沥青浸渍碳和沉积碳两种树脂（沥青）浸渍-碳化对浸渍剂的要求树脂（沥青）碳均是由碳纤维预制体浸渍树脂或沥青浸渍剂后，经固化，再经碳化后所获得的基体碳。C-C复合材料浸渍剂的选择原则：碳化率（焦化率）：希望碳化率高，提高效率粘度：易于浸润碳纤维，并易于流入预制体孔隙碳化后能否形成开孔形裂缝或孔隙碳化后强度：碳化后收缩是否破坏预制体的结构显微结构：是否有利于C-C复合材料的性能价格：符合上述条件，价格越便宜越好树脂与沥青碳化特性酚

6、醛与呋喃树脂碳化特性酚醛与呋喃树脂可经高温热解后碳化，所形成的碳为无定形碳微晶结构，乱层结构。偏光下呈各同向性，无偏光效应。一般，树脂碳属硬碳或难石墨化的碳。树脂与沥青碳化特性沥青碳化特性沥青是由多种多环芳香烃碳氢化合物所组成。一般分为：※热固性沥青烯（BS）:不溶于石油醚，但溶于苯和甲苯；※β-树脂（BI）:不溶于苯和甲苯，但溶于喹啉或吡啶；※α-树脂（QI）：不溶于喹啉或吡啶，高分子量芳香族化合物。沥青碳化率=0.95QI+0.85(BI-QI)+(0.3-0.5)BS沥青的压力碳经历以下历程：低分子量物质的挥发气化,脱

7、氢，缩合，裂化和分子的重排，并形成平面形芳环分子；各向同性的液态沥青在400℃以上形成液晶中间相；中间相又畸变变形，聚集并固化成层状排列的分子结构的碳；④这种层状排列的分子结构的碳，在2000~2500℃易形成各向异性的碳（易石墨化）。沉积碳沉积碳是含碳的烷，烯，炔类有机化合物前驱体，经热解后沉积在预制体碳纤维上的碳。在C-C复合材料中采用CVD/CVI工艺时，多采用的CVD碳的前驱体多为甲烷丙烷，乙烯，丙烯或乙炔，有的还采用天然气作为前驱体。在液相气化CVD(CLVD)则采用煤油等含碳前驱体。沉积碳沉

8、积碳是通过CVD/CVI将热解碳沉积在预制体碳纤维表面，并不断沉积增厚。CVD/CVI工艺原理可有以下过程：反应气体通过层流渗透进预制体孔隙（开孔），并沿着碳纤维表面（沉积衬底）的便界层扩散纤维表面吸附反应气体，反应气体在沉积衬底上发生热解反应反应生成的固态碳沉积在碳纤维表面