碳碳復合材料是促進未來工業行業發展的最強助力
2022年04月14日
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碳碳復合材料
目前,固體火箭發動機噴管和制動盤是碳/碳復合材料的兩個主要應用領域。超過一半的碳/碳復合材料用于飛機剎車。碳/碳復合材料制成的飛機剎車盤重量輕,耐高溫,比熱容比鋼高2.5倍。與金屬制動材料相比,可節省40%的結構重量,延長使用壽命5-7倍,穩定制動力矩,降低制動時的噪音。因此,碳剎車盤的問世被認為是剎車材料史上的一次重大技術進步。
碳/碳復合材料是指由碳纖維及其織物增強的碳基復合材料,具有低密度、高模量、高熱導率、低膨脹系數、摩擦性能好、抗熱震性好、尺寸穩定性高等優點。它是為數不多的1650℃以上應用的候選材料,理論溫度高達2600℃,因此被認為是發展前景較為看好的高溫材料之一。
碳復合材料作為一種優良的熱結構和功能工程材料,自誕生以來在軍事工業上取得了巨大的進展,其重要用途是制造彈頭零件。由于其耐高溫和良好的摩擦性能,已廣泛應用于固體火箭發動機噴管、航天飛機結構件、飛機剎車、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發動機熱端部件等。
碳/碳復合材料的制備方法主要包括化學氣相法和液相浸漬法。化學相法以有機低分子氣體為前驅體,液相浸漬法以熱塑性樹脂如瀝青或熱固性樹脂如酚醛樹脂為前驅體。這些原料在高溫下經過一系列復雜的化學變化,轉化為基體碳。
其中,化學氣相沉積法是將碳直接沉積在坯體的孔隙中。產品的物理機械性能較好,但生產周期較長。液相浸漬法是將碳纖維預制體浸入液體浸漬劑中,經過一系列的固化、碳化和石墨化循環,得到碳/碳復合材料。生產工藝簡單,但產品的致密性不影響其物理性能。為了獲得良好的致密化效果,通常采用兩種方法制備具有理想密度的碳/碳復合材料。
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