有發(fā)展前途的高溫材料還得是碳碳復(fù)合材料

有發(fā)展前途的高溫材料還得是碳碳復(fù)合材料

碳/碳復(fù)合材料是指以碳纖維及其織物增強(qiáng)的碳基體復(fù)合材料，具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、高導(dǎo)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(diǎn)，是如今在1650℃以上應(yīng)用的少數(shù)備選材料，最高理論溫度更高達(dá)2600℃，因此被認(rèn)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(fù)合材料。


碳/碳復(fù)合材料

碳/碳復(fù)合材料的制備工藝主要有化學(xué)氣相法和液相浸漬法。化學(xué)氣相法以有機(jī)低分子氣體為前驅(qū)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(qū)體，這些原料在高溫下發(fā)生一系列復(fù)雜化學(xué)變化而轉(zhuǎn)化為基體碳。

化學(xué)氣相沉積爐

其中，化學(xué)氣相法是直接在坯體孔內(nèi)沉積碳，產(chǎn)品的物理機(jī)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(yù)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(fù)合材料，生產(chǎn)工藝較簡單，但產(chǎn)品致密性不強(qiáng)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(jié)合，制備具有理想密度的碳/碳復(fù)合材料。

火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管

碳/碳復(fù)合材料作為優(yōu)異的熱結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、飛機(jī)剎車裝置、熱元件和機(jī)械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件等。

飛機(jī)碳剎車預(yù)制件

目前，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管和剎車盤是碳/碳復(fù)合材料的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域。其中一半以上的碳/碳復(fù)合材料用于飛機(jī)剎車裝置。碳/碳復(fù)合材料制作的飛機(jī)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(jié)構(gòu)重量，使用壽命可提升5～7倍，剎車力矩平穩(wěn)，剎車時(shí)噪聲小。因此，碳剎車盤的問世被認(rèn)為是剎車材料發(fā)展史上的一次重大的技術(shù)進(jìn)步。