碳碳新型复合材料

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1、碳碳新型复合材料碳碳复合材料摘要:文屮给出了碳-碳复合材料的性质并与其他材料的性质进行了比较，对碳-碳复合材料构件的制造技术进行了归类,并对其发展提出了建议。引言：碳-碳复合材料是碳纤维增强复合材料的一个巫要分支。它具有高强度，高模量，抗热震，耐烧蚀和比巫小等优异特性。町以用作各种宇宙飞行器（航天飞机和导弹等）的耐烧蚀材料和航空等工业耐磨材料，是发展航天、航空技术和导弹等武器急需的新材料。LI前仍处于发展阶段，但无疑是新世纪最具潜力的航犬新材料之一，尤其在飞机发动机和飞机刹车盘制造方而有其他材料不可比拟的优越性。1.碳-碳复合材料1.1碳-碳复介材料的概念碳-碳

2、复合材料是以碳纤维及具织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理制成的全碳质复合材料。1.2碳-碳复合材料简介碳-碳复合材料在高温热处理Z后碳元索含量高于99%,故材料具有密度低，耐高温，抗腐蚀，热冲击性能好，耐酸、碱、盐，耐摩擦磨损等一系列优杲性能。此外，碳-碳复合材料的室温强度可以保持到2500摄氏度，对热应力不敏感，抗烧蚀性良好。故该复合材料具冇出色的机械特性，既可作为结构材料承载重荷，又可以作为功能材料发挥作用，适于各种高温川途使用。2.碳-碳复介材料的性质2.1碳-碳复合材料特点1）高温力学性能极佳。如图12）相当于金属的强度。如图26IMCO汉ELX7

3、6Go图1御碟复合材料打其他材料温度上升时比強度的比较3）低密度，高强度，高模量，优异抵抗热冲击强度。如表12.2碳-碳复合材料性能1）石墨化度对英影响石墨化度对碳-碳复合材料力学性能的影响非常复杂，不同作者得到的结果不同，有的甚至反。对于炭纤维，通常，随着热处理温度升高，强度先升高后降低，转折温度点约为1900摄氏度。刈此不做赘述。2）碳-碳复合材料的力学性能碳-碳复合材料的力学性能，主要取决于碳纤维的种类、取向、含量以及制备工艺。单向增强的CFC,沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直的方向高出几十倍。CFC的高强高模量特性來自碳纤维，随着温度的升高，CFC的强度

4、不降反升，而冃要比室温下的强度还要高。在1000摄氏度以上强度最低的CFC的比强度也较耐热合金和陶瓷材料高。3）碳-碳复介材料的断裂性能碳-碳复合材料制成的构件在承受载荷的状态下，当受力超出其蠕变极限的情况下，既不会突然折断，也不会显示出金属的塑性，呈现非线性断裂方式。加在碳-碳复合材料的应力起初只是造成少数纤维断裂，只有在重复拉伸才发生失效现彖。4）碳-碳复合材料的热弯曲强度同具他陶瓷和金属高温材料不同的是碳-图2几种材料拉伸比强度的比较關碳坦合材料与其他材斛各种性能的比较性质单位钢<316)铝钛/R50400石墓帝度©rm?8J)2.74.56・61.779

5、熔点X.1427wn167818503663拉伸彊麦MR<5S2179如5529.0MPa20769110978.3隔30379490站匪祇系败cnv€10X10813X1066X1056X1062.8K106W(tnfk)17120172070碳复合材料的强度随温度的升高而捉高。在高温卜材料处于基木无应力状态，随着材料的冷却，材料内部的应力逐渐形成，并产生一些残余应力。其是造成在常温下强度低、而在高温下（1000-2000摄氏度）强度高的原因。5）碳-碳复合材料的电阻率碳-碳复合材料的电阻率不受重复加热的影响，并随石墨化程度的增人材料的电阻率降低。导电性能好，

6、且具冇屏蔽电磁波的功能，对X射线的透过性好。此外炭纤维述具冇吸能减振，对振动有优异的衰减功能。尽管生产工艺参数相同（如：致密化处理和热处理度），不同缠绕方式的管材及不同纤维排列的板材其电阳率也相差很人，比如纤维同管轴线平行排列的越少则其电阻率越高。6）碳-碳复合材料的导热性碳-碳复合材料的导热性受纤维的排列方向、基体碳种类以及热处理温度的影响。如双向排列纤维材料的导热性在常温下通常为5~150W/mk,导热性最大的500W/mk的C/C复合材料是专为核聚变工厂研制的，采用超高温处理温度并能形成极好的石墨基材结构。C/C复合材料抗温度波动性比其它大多数陶瓷基材料和

7、金属耍好，同时它在高温工作时动态强度好。这是它在高温用途中被广泛使用的关键。7）碳-碳复合材料的氧化性能碳-碳复合材料主要用于真空或保护气氛屮，氧化是在高温下有氧气存在的情况下发生的。碳-碳复合材料的氧化过程由气休介质中的氧流动至材料边界开始。反应气体吸附在材料表面，通过材料木身的孔隙向材料内部扩散，以材料缺陷为活性屮心，碳纤维及其复合材料的氧化过程由气体介质中的氧流动至材料边界开始。反应气体吸附在材料表面，通过材料本身的孔隙向材料内部扩散，以材料缺陷为活性中心，碳纤维及其碳-碳复合材料的氧化特性研究并在杂质微粒的催化作用下发生氧化反应，生成的CO或C02气体最

8、终从材料表面脱附。氧化的