碳碳复合材料特性及应用

碳碳复合材料特性及应用

   碳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、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。

    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，温度高，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，稳定制动扭矩，降低制动时的噪音。因此，碳刹车盘的问世被视为刹车材料史上的重大技术进步。

    碳/碳复合材料是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之一，理论温度高达2600℃，因此被认为是极具发展前景的高温材料之一。

    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。产品物理机械性能良好，但生产周期长。液相浸渍法是将碳纤维预制体浸入液体浸渍剂中，然后进行固化、碳化、石墨化等处理。从而获得碳/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。