碳碳復合材料特性及應用

   碳碳復合材料作為一種優(yōu)良的熱結(jié)構(gòu)和功能工程材料,，自誕生以來在軍事工業(yè)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(fā)動機噴管,、航天飛機結(jié)構(gòu)、飛機剎車,、熱元件和機械緊固件,、熱交換器、航空發(fā)動機熱端部件等,。

    目前,，固體火箭發(fā)動機噴管和制動盤是碳/碳復合材料的兩個主要應用領(lǐng)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,，溫度高，比熱容比鋼高2.5倍,。與金屬制動材料相比,，可節(jié)省40%的結(jié)構(gòu)重量，延長使用壽命5-7倍,，穩(wěn)定制動扭矩,，降低制動時的噪音,。因此，碳剎車盤的問世被視為剎車材料史上的重大技術(shù)進步,。

    碳/碳復合材料是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(shù)、摩擦性能好,、抗熱震性好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)點,。它是為數(shù)不多的1650℃以上應用的候選材料之一,，理論溫度高達2600℃，因此被認為是極具發(fā)展前景的高溫材料之一,。

    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(qū)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(qū)體,。這些原料在高溫下經(jīng)過一系列復雜的化學變化，轉(zhuǎn)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(chǎn)品物理機械性能良好,，但生產(chǎn)周期長,。液相浸漬法是將碳纖維預制體浸入液體浸漬劑中，然后進行固化,、碳化,、石墨化等處理。從而獲得碳/碳復合材料,。生產(chǎn)工藝簡單,，但產(chǎn)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,。