文档介绍：概述制备工艺碳/碳复合材料的界面碳/碳复合材料的抗氧化碳/碳复合材料(C/C)碳/碳(C/C)复合材料是由碳纤维及其(碳毡或碳布)增强的碳基复合材料,其组成元素只有一个,即碳元素。碳/碳复合材料概述碳/碳复合材料概述C/C具有许多优异的性能。特别是高温下的高强度和模量,其强度随着温度的升高而升高以及高断裂韧性、低蠕变等性能,使C/C成为目前唯一可用于高温达2800C的高温复合材料碳/碳复合材料概述碳/碳复合材料中的碳纤维和基体碳的界面匹配影响其力学行为。碳纤维的类型、基体的预固化以及后续工序的类型等决定了界面的结合强度。复合材料的强度是由基体断裂应变决定的。当界面结合相对较弱时,材料受载一旦超过基体断裂应变时,基体裂纹在界面会引起基体与纤维脱粘,而不会装穿过纤维。这时纤维仍可能继续承受载荷,从而呈现出非脆性断裂方式,通常称为假塑性断裂。碳/碳复合材料概述碳/碳复合材料具有碳元素所特有的耐烧蚀、抗热震、高导热率和低膨胀系数等性能。同时具有最好的生物相容性。碳/碳复合材料另一重要性能是其优异的摩擦磨损性能。碳/碳复合材料中的碳纤维微观结构为乱层石墨结构,其摩擦系数比石墨高,因而提高了复合材料的摩擦系数。二、碳/碳复合材料的制备工艺1、碳/碳复合材料预成型体和基体碳2、碳/碳复合材料的制备工艺1、碳/碳复合材料预成型体和基体碳1-1预成型体 预成型体是一个多孔体系,含有大量空隙。如三维碳/碳复合材料中常用的2-2-3结构的预成型体中的纤维含量仅有40%,也就是说其中空隙就占60%。 碳/碳复合材料的预成型体可分为单向、二维和三维,甚至可以是多维方式(图11–3),大多采用编织方法制备。在制备圆桶、圆锥或圆柱等预成型体时需要采用计算机控制来进行编织。1-1预成型体图11-3多维编织的碳碳复合材料预成型体结构1-1预成型体碳/碳复合材料预成型体所用碳纤维、碳纤维织物或碳毡等的选择是根据复合材料所制成构件的使用要求来确定的,同时要考虑到预成型体与基体碳的界面配合。如一些受力构件则多采用连续纤维;在三维编织预成型体时,一般要求选择适于编织、便于紧实并能提供复合材料所需的物理和力学性能的连续纤维。1–2基体碳典型的基体碳有热解碳(CVD碳)和浸渍碳化碳。前者是由烃类气体的气相沉积而成;后者是合成树脂或沥青经碳化和石墨化而得。CVD碳:主要以来原料有甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天然气等碳氢化合物。CH4(g)C(s)+2H2(g)沉积根据不同的沉积温度可获得不同形态的碳,在950~1100C为热解碳;1750~2700C为热解石墨。