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碳碳复合材料
制作人:
复合材料
碳碳复合材料
E
应用
C
制备
B
性能
A
简介
D
优缺点
复合材料
简介
定义:碳碳复合材料(c-posite or carbon-posite material)是指以碳纤维作为增强体,以碳作为基体的一类复合材料。
碳碳复合材料由三种不同组分构成,即树脂碳,碳纤维和热解碳。由于它几乎是由元素碳构成,故能承受极高的温度和极大的加热速率。
性质:密度低,高比强度,比模量高,热传导性低,热膨胀系数断裂韧性好,耐磨,耐烧蚀。对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能,是所有已知材料中耐高温性最好的材料。
复合材料
碳碳复合材料的性能
物理性能碳碳复合在高温热处理后的化学成分,碳元素高于99%,像石墨一样,具有耐酸,碱和盐的化学稳定性。其比热容大,热导率随石墨化程度的提高而增大,线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。
热学及烧蚀性能碳碳复合材料导热性能好,热膨胀系数低,因而热冲击能力很强,不仅可用于高温环境,而且适合温度急剧变化的场合。其比热容高,这对于飞机刹车等需要吸收大量能量应用场合非常有利。因此可以被用作航天航空材料和刹车片材料。
复合材料
碳碳复合材料的性能
摩擦磨损性能碳碳复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结构,其摩擦系数比石墨高,特别是它的高温性能特点,在高速高能量条件下摩擦升温高达1000℃以上时,其摩擦性能依然保持平稳,因此可用作刹车片材料。
力学性能其主要取决于碳纤维的种类,取向,含量和制备工艺等。单向增强的碳-碳复合材料,沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。碳-碳复合材料的高强高模特性来自碳纤维,随着温度的升高,你-碳复合材料的强度不仅不会降低,而且比室温下的强度还要高。
复合材料
碳碳复合材料的制备工艺
碳碳复合材料的成型加工方法很多,其各种工艺过程大致可归纳为下图几种方法:
碳纤维成型物
预浸物
短纤维与沥青
或树脂混合物
CVD渗透
碳化
石墨化的碳碳复合材料
热压成型
喷射成型
浸渍树脂成沥青
碳-碳复合材料
石墨化
复合材料
制备过程中的几个重要环节:
※预成型体
※基体碳
※树脂(沥青)浸渍-碳化工艺
※ CVD/CVI工艺
复合材料

C-C复合材料制备的基本思路是将碳纤维作增强材料,预先制成多孔隙的预制体,然后再以碳基体填充空隙,逐渐制成C-C复合材料。
预制体(preform,或预成型体)是采用编织方式成2维,3维或多维,带30%~70%孔隙的碳纤维层,板,体等形状。也可以用浸渍树脂或沥青的碳纤维直接进行编织。有些是采用编织好的层状(2维)或碳毡迭层,并在Z向进行穿刺制成碳纤维预制体。
总之,C-C复合材料的性能,形状取决于预制体的形状和碳纤维的分布方式。
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复合材料
各种编织方法制成的预制体
复合材料
三维正交预制体
复合材料