文档介绍：Company L ogo 碳/碳复合材料张湘辉 ******@cdut. Company Logo .1 概述碳/碳复合材料是以碳纤维或石墨纤维骨架为增强体,碳或石墨为基体的一类复合材料。 Company Logo .1 概述优点: 密度低( g/cm3 左右) ,在承受高温的结构中,它是最轻的材料; 高温强度好,在 2200 ℃时可保留室温强度有较高的断裂韧性、抗疲劳性能和抗蠕变性能;热膨胀系数小,导热率低;抗热冲击性、耐烧蚀性和耐高速摩擦性能优异。在对重量有严格要求的应用中, C/C 复合已经成为极具吸引力的竞争者。就比强度、比刚度而论, 当温度超过 1000 ℃时, C/C 复合材料几乎没有其他对手。因此,现在 C/C 部件已实际应用于许多国家的航航空及国防工业。 Company Logo .1 概述缺点: 但是 C/C 复合材料不能在氧化性气氛中耐受高温,因此它的抗氧化措施是当前研究的重点。 Company Logo /C 复合材料的优点?良好的耐热性?良好的耐腐蚀性?高的耐摩擦性和“树脂”比较?更好的韧性,不易破碎?不易粘结(不会胶合) ?耐热冲击性好?容易加工和“陶瓷”比较?更高的强度?更好的韧性,不易破碎和“石墨”比较?良好的耐热性?极小的热膨胀率?很轻的重量(只有铁的 1/5 ) ?良好的耐腐蚀性和“金属”比较 C/C pany Logo .2 C/C复合材料用碳纤维的选择(1) 对金属等杂质含量的要求 C /C复合材料的一个重要用途用做耐烧蚀材料,碱金属是碳的氧化催化剂,其含量越低越好。目前 PAN 基碳纤维被广泛用于制造 C/C复合材料, 碱金属质量分数最好降低到 50mg/kg以下,以提高自身的抗氧化性能。 Company Logo .2 C/C复合材料用碳纤维的选择(2)对性能的要求采用高模量、中强度或高强度、中模量碳纤维制造C/C复合材料时,不仅强度和模量的利用率高, 而且具有优异的热性能,由于发达的石墨层平面和较好的择优取向,抗氧化性能不仅优于通用的乱层石墨结构碳纤维,而且热膨胀系数小,可减小浸渍与碳化过程中产生的收缩以及减少因收缩而产生的裂纹,使整体的性能得到提高。 Company Logo .2 C/C复合材料用碳纤维的选择(3) 对表面处理及界面特性的要求碳纤维表面处理对 C/C 复合材料的性能有显著影响,未经表面处理的碳纤维, 两相界面粘接薄弱,基体的收缩使两相界面脱粘,纤维不会损伤而充分发挥其增强作用,使 C/C 复合材料的强度得到提高。经表面处理的碳纤维则相反,使 C/C 复合材料的强度下降。因此,未经表面处理的碳纤维( 石墨纤维)更适宜制造 C/C复合材料。 Company Logo .3 C/C复合材料的基体前驱体 C/C复合材料的基体材料有热解碳和浸渍碳两种。热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成,经高温裂解生成碳。浸渍碳主要有沥青和树脂组成。其中树脂主要采用天然沥青和煤沥青,而树脂则可采用热固性树脂,也可采用热塑性树脂。常用的热固性树脂有酚醛、呋喃、糠醛、糠醇等;热塑性树脂有聚醚醚***、聚芳基乙炔、聚苯并眯唑等。 Company Logo .3 C/C复合材料的基体前驱体沥青浸渍碳通常于低压或常压下残余碳,因而产碳率较低,但易于石墨化,最终生成的石墨为各向同性的,其电阻率低,热导性好,模量高。树脂浸溃碳是经高温生成的,通常产碳率较高,但难以石墨化,且电阻率高,热导率差,最终生成的是各向异性的石墨。热解碳原料来源丰富, 质量可靠,品种多,且成本低,选材范围广。