碳碳复合材料是促进未来工业行业发展的最强助力
2022年04月14日
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碳碳复合材料
目前,固体火箭发动机喷管和制动盘是碳/碳复合材料的两个主要应用领域。超过一半的碳/碳复合材料用于飞机刹车。碳/碳复合材料制成的飞机刹车盘重量轻,耐高温,比热容比钢高2.5倍。与金属制动材料相比,可节省40%的结构重量,延长使用寿命5-7倍,稳定制动力矩,降低制动时的噪音。因此,碳刹车盘的问世被认为是刹车材料史上的一次重大技术进步。
碳/碳复合材料是指由碳纤维及其织物增强的碳基复合材料,具有低密度、高模量、高热导率、低膨胀系数、摩擦性能好、抗热震性好、尺寸稳定性高等优点。它是为数不多的1650℃以上应用的候选材料,理论温度高达2600℃,因此被认为是发展前景较为看好的高温材料之一。
碳复合材料作为一种优良的热结构和功能工程材料,自诞生以来在军事工业上取得了巨大的进展,其重要用途是制造弹头零件。由于其耐高温和良好的摩擦性能,已广泛应用于固体火箭发动机喷管、航天飞机结构件、飞机刹车、热元件和机械紧固件、热交换器、航空发动机热端部件等。
碳/碳复合材料的制备方法主要包括化学气相法和液相浸渍法。化学相法以有机低分子气体为前驱体,液相浸渍法以热塑性树脂如沥青或热固性树脂如酚醛树脂为前驱体。这些原料在高温下经过一系列复杂的化学变化,转化为基体碳。
其中,化学气相沉积法是将碳直接沉积在坯体的孔隙中。产品的物理机械性能较好,但生产周期较长。液相浸渍法是将碳纤维预制体浸入液体浸渍剂中,经过一系列的固化、碳化和石墨化循环,得到碳/碳复合材料。生产工艺简单,但产品的致密性不影响其物理性能。为了获得良好的致密化效果,通常采用两种方法制备具有理想密度的碳/碳复合材料。
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