文档介绍：C/C 复合材料
C/C作为刹车盘
C/C在航空上的应用
索引
1、定义
2、材料概述
3、性能特点
历史
C/C复合材料来源于Chance-Vought由于实验室事故,在碳纤维树脂基复合材料固化时超过规定的温度,导致树脂碳化,却形成碳碳复合材料。
我国对此的研究和开发主要集中在航天航空等高新技术领域,较少涉及民用高性能、低成本碳碳复合材料的研究。整体研究水平还停留在对材料宏观性能的追求上,对材料组织结构和性能的可控性、可调性等基础研究相当薄弱,难以满足国民经济发展对高性能碳碳复合材料的需求。
简要发展历程
C/C复合材料是以碳(或石墨)纤维及其织物,或石墨化的脂碳(沥青)为增强材料,以碳(或石墨)为基体,通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
增强材料就象树木中的纤维,混凝土中的钢筋一样,是复合材料的重要组成部分,并起到非常重要的作用
为复合材料中起到粘接增强体成为整体并转递载荷到增强体的主要组分之一。
定义
碳/碳复合材料是由碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的脂碳(沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形成的复合材料,是具有特殊性能的新型工程材料。由于它几乎完全是由元素碳组成,故能承受极高的温度和极大的加热速率。通过碳纤维适当的取向增强,可得到力学性能优良的材料,在高温时这种性能保持不变甚至某些性能指标有所提高。碳/碳复合材料抗热冲击和抗热导能力极强,且具有一定的化学惰性。
概述
是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
基础概念辨析
(carbon fiber,简称CF)
是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维"外柔内刚",质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
力学性能
热物理性能
烧蚀性能
化学稳定性
室温,强度和模量
一般C/C:拉伸强度>270GPa、弹性模量>69GPa
先进C/C:强度>349MPa,其中单向高强度C/C可达700MPa。(通用钢材强度500~600MPa)
高温力学性能
室温强度可以保持到2500℃,在1000℃以上时,强度最低的C/C的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高,是当今在太空环境下使用的高温力学性能最好的材料。
对热应力不敏感
一旦产生裂纹,不会像石墨和陶瓷那样严重的力学性能损失