第八章 碳碳复合材料.ppt

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1、第八章C/C复合材料一.简述高熔点材料W：Tm=3500℃；TaC、HfC：Tm=4000℃；C石：升华>3800℃C/C复合材料的研制，起始于火箭发动机喷嘴大型石墨件的改进。由于石墨强度低、脆性大，高速气流冲蚀严重。采用碳纤维编织物浸渍沥青，～1000℃碳化，<2800℃石墨化后，获得了性能优良的整体C/C复合材料。C/C复合材料是伴随航天工业的发展而成长的，是最理想的烧蚀材料。烧蚀热高，烧蚀率低且均匀。具有极好的生物相容性。应用：再入大气层的航天飞行器热防护材料，飞机、汽车的制动片，高速轴承、人造骨骼

2、、心脏瓣膜等。二.成型加工技术关键技术：•提高致密度和均匀性。纤维织物密度d=0.2～0.8，复合后要求达1.4～2.0。•提高纤维编织工艺技术。（CF柔顺性差）1、坯体的编织长纤维编织：可分为单向、双向、三向、四向、和七向。纤维毡：可用长纤维编织加强。三向编织坯体三向增强毡坯体短纤维：与树脂混合，热压成型，或调浆喷射成型。喷涂成型工艺2、基体的获得(1)、沥青基沥青中含大量苯环，含碳高，碳化收率高。沥青液化→浸渍→碳化→石墨化(2)、树脂基结构特点：分子链含大量苯环和杂环结构，固化后呈交联网状耐高温树脂

3、。优点：（与沥青比）•低粘度（低温、低压、工艺性好）•纯度高，结构稳定。•含碳量高，碳化收率大。(3)、CVD热解碳高温热分解小分子碳氢化合物，在纤维坯体上沉积活性碳，然后石墨化。最大问题：表面积碳，内外不均。解决办法：a.热梯度法b.压差法c.脉冲法热梯度法沉积示意图压差法沉积示意图脉冲法沉积示意图热解碳与树脂碳比较：热解碳工艺简单纤维不受损伤致密均匀、强度较高>2500℃石墨化后，抗热振性提高明显，可有效防止烧蚀过程中的开裂剥落。三、主要性能1．力学性能密度小，高的抗拉强度和高弹性模量，高温下性能稳定

4、。碳素材料性能比较碳素材料强度与温度的关系2．热学性能热膨胀系数小，导热性好，耐热冲击性极好。3．烧蚀性能表面烧蚀温度高，通过辐射和升华带走大量热；烧蚀率低，且均匀。材料碳/碳聚丙乙烯尼龙/酚醛高硅氧/酚醛Qq(千卡/公斤)11000～14000173024904180不同材料的有效烧蚀热4、生物相容性好可用于人体骨骼，心脏瓣膜等。5、隔热性差控制材料的密度梯度，或与其它材料复合成梯度材料。6、抗氧化性不好加入抗氧化性物质，或用SiC涂层。§10.混杂纤维复合材料一、复合思想的延伸二、常用纤维的性能缺陷玻

5、璃纤维GF碳纤维CF芳纶纤维KF疲劳寿命短冲击强度低易老化弹性模量低破坏应变小横向强度，抗压差不导电导电不导电膨胀系数正膨胀系数负膨胀系数负30元/Kg1000元/Kg300元/Kg