碳／陶复合材料的制法与应用研究

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1、第17卷第2期1996年6月陶瓷学报JOURNALOFCERAMICSVol.17,No.2June.1996碳/陶复合材料的制法与应用研究（湖南大学花玉花匚系）卩〃、7站本文概述了碳/陶复合材料研究与开发的历史和现状以及该类材料的技术特性及其应用毎域、并筒什了混合磨碎法、（热）压烧结法及浸清法等制各碳/陶复合材料的基本原理C关■调磺/陶夏合材料技术特性制备工ResearchonPreparationandApplicationofCarbonCeramicCompositeTangShaoqiu.XiaoQianhong(DepartmentofChemicalEngineering,Hu

2、nanUniversity)Inthepaper>thehistoryofresearchanddevelopmentofcarbonceramiccompositeanditspresentsituationaresummarizedalsosummarizedhereareitstechnicalpropertiesanditsapplicationrealms.Andthebasicprinciplesforpreparingcarbonceramiccompositearebrieflyintroducedsuchasmixingsizereductionprocess,hotpro

3、cessingsinteringprocessandpicklingprocess.KeywordscnrbonceramiccomposiTe.technicalproperties,preparationTechnology收槁时间：1995-10-21i甬讯联系人：唐绍裘、湖南大学化学化工系•长沙：4100K21引言夏合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的新材料•性能上兼备了各组成材料的优点•克服或减弱了单一材料的弱点。复合材料的含义广泛，如混凝土及用焊接方法连接不同金属或塑料的宏观复合材料，以及以某种材料为基体，以另一种细小的材料（如粉末、纤维、晶须等）为堆强刑，通过一定的

4、工艺方法（缠绕、压制、喷涂及浇注等）制成的微观复合材料。碳/陶复合材料属澈观复合材料的一种C碳素材料由于比重小，导电•导热及优良的耐热、耐热冲击、耐腐蚀性与润滑性，从而广泛用于电器、机械、化学及冶金等工业部门C但是，由于它的密度及机械强度低，耐氧化能力弱等缺点，使之应用受到了一定的限制。然而•氧化物、碳化物、硼化物及氮化物等陶瓷材料的机械强度和硬度高•抗氧化能力强，而耐热冲击性、可机械加工性及润滑性差，这与碳素材料形成了鲜明的对比。材料科学，特别是复合材料技术使碍这两种材料巧妙地结合起来，以碳/陶复合材料的崭新面貌岀现在新材料之中。它集碳和陶瓷材料的优良性能于一身,克服了各自的弱点，显示出了

5、极其广泛的发展前景。碳/陶复合材料是复合材料大家庭中年轻的一员。六十年代末至七十年代初，美、日、英、德等工业发达国家相继开展了对碳/陶复合材料的研究，尤以美国起步早，研究与开发的成绩显苦。近年来，日本在这方面的研究也颇活跃。我国的研究起步较晚，但在1975年已研制出了一种碳纤维增强石英的夏合材料。用于制造碳/陶复合材料的原材料有：生焦、锻烧焦、碳纤维、热解碳及人造石墨等碳素材料及氧化物、碳化物、硼化物及氮化物尋陶瓷材料c本文将着重介绍以碳纤维和SC陶瓷进行夏合的碳/陶复合材料c2碳/陶复合林料的原材料制造碳/陶复合材料的原材料主要为碳纤维及SiC,其制备及性质简介如下c2.1碳纤维的性质及制

6、备工艺碳纤维系一种可绕性的纤维状碳素材料•它既具有比重小、导热、导电、耐高温、耐腐纯、耐烧蚀及耐磨损等碳素材料的一切特性.又具有自润滑性、抗振动衰减、热膨胀系数小、传中小减速和防原子辐射等待性。此外，由于是纤维，故能进行编织加工、缠绕成形，且能制成复杂曲面的部件和构件（因纤维细），然而•碳纤维能够得到迅速发展和广泛应用的主要原因还是由于在所有材料中它的比模竝故高.比强度也较高“以弹性模址而盲•由于其密度低•它的抗拉强度与玻璃纤维相近•但弹性摸摊却为后晋的4~5倍「不仅如此•在惰性气氛中，随着温度的升高，其杭拉强度不但不下降,反而有所提髙，在2500C时达到最大值。因此，可以认为碳纤维是复合材

7、料的一种理想的增强纤维C目前•工业上所用的碳纤维都是从有机纤维的碳化来制取的n—繼而言，用于碳化的有机纤维应满足以下要求；碳化过程中不会熔融；碳化后对原丝来说碳化收率较高；成品纤维的力学性能较好或具有某些特殊性能；产品为长丝时，原丝也应是稳定的连续长丝。由于聚丙烯晴纤维能制得高性能的碳纤维•其生产工艺又较简单，产品的力学性能良好，因而得到了大力发展。图［是聚丙烯晴基碳纤维的制备工艺框图。2.2SiC的特性及制