有發(fā)展前途的高溫材料還得是碳碳復合材料

有發(fā)展前途的高溫材料還得是碳碳復合材料

碳/碳復合材料是指以碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料，具有低密度、高強度、高模量、高導熱性、低膨脹系數(shù)、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點，是如今在1650℃以上應用的少數(shù)備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，因此被認為是最有發(fā)展前途的高溫材料之一。有發(fā)展前途的高溫材料還得是碳碳復合材料。


碳/碳復合材料

碳/碳復合材料的制備工藝主要有化學氣相法和液相浸漬法?；瘜W氣相法以有機低分子氣體為前驅體，液相浸漬法以瀝青等熱塑性樹脂或酚醛樹脂等熱固性樹脂為前驅體，這些原料在高溫下發(fā)生一系列復雜化學變化而轉化為基體碳。

化學氣相沉積爐

其中，化學氣相法是直接在坯體孔內(nèi)沉積碳，產(chǎn)品的物理機械性能比較好，但生產(chǎn)周期較長。液相浸漬法是將碳纖維制成的預成型體浸入液態(tài)的浸漬劑中，通過固化、碳化、石墨化等一系列過程的循環(huán)，最終得到碳/碳復合材料，生產(chǎn)工藝較簡單，但產(chǎn)品致密性不強影響其物理性能。為了得到更好的致密化效果，通常采用兩種方法相結合，制備具有理想密度的碳/碳復合材料。

火箭發(fā)動機噴管

碳/碳復合材料作為優(yōu)異的熱結構和功能一體化工程材料，自誕生以來在軍工方面得到了長足的發(fā)展，其中最重要的用途是用于制造導彈的彈頭部件。由于其耐高溫、摩擦性好，目前已廣泛用于固體火箭發(fā)動機噴管、航天飛機結構部件、飛機剎車裝置、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動機的熱端部件等。

飛機碳剎車預制件

目前，固體火箭發(fā)動機噴管和剎車盤是碳/碳復合材料的兩大主要應用領域。其中一半以上的碳/碳復合材料用于飛機剎車裝置。碳/碳復合材料制作的飛機剎車盤重量輕、耐溫高、比熱容比鋼高2.5倍；同金屬剎車材料相比，可節(jié)省40％的結構重量，使用壽命可提升5～7倍，剎車力矩平穩(wěn)，剎車時噪聲小。因此，碳剎車盤的問世被認為是剎車材料發(fā)展史上的一次重大的技術進步。