材料概論之復合材料

1、 C/C復合材料 英文名：C/C Composite materials C /C復合材料是指以炭纖維或其織物為增強相，以化學氣相滲透的熱解炭或液相浸漬炭化的樹脂炭、瀝青炭為基體組成的一種純炭多相結構。1 它源于1958年，美國ChanceVought公司由于實驗室事故，在炭纖維樹脂基復合材料固化時超過溫度，樹脂炭化形成C/C復合材料它的由來很偶然！2主要特征 質量輕，其密度為1.652.0g/cm3，僅為鋼的四分之一； 力學特性隨溫度升高而增大（2200以前），是目前唯一能在2200以上保持高溫強度的工程材料； 線膨脹系數(shù)小，高溫尺寸穩(wěn)定性好； 優(yōu)異的耐燒蝕性能； 損傷容限高，良好的抗熱震性

2、能； 摩擦特性好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，并可在0.20.45范圍內調整； 承載水平高，過載能力強，高溫下不會熔化，也不會發(fā)生粘接現(xiàn)象； 使用壽命長，在同等條件下的磨損量約為粉末冶金剎車材料的1/31/7； 導熱系數(shù)高、比熱容大，是熱庫的優(yōu)良材料； 優(yōu)異的抗疲勞能力； 具有一定的韌性；維修方便3C/C復合材料的應用1、剎車領域的應用 C/C復合材料剎車盤的實驗性研究于上世紀1973年第一次用于飛機剎車。目前，一半以上的C/C復合材料用做飛機剎車裝置。高性能剎車材料要求高比熱容、高熔點以及高溫下的強度，C/C復合材料正好是贏了這一要求，制作的飛機剎車盤重量輕、耐高溫、比熱容比鋼高2.5倍，同金屬剎車相比，

3、可節(jié)省40%的結構重量。碳剎車盤的使用壽命是金屬的57倍，剎車力矩平穩(wěn)，剎車時噪音小，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。目前法國歐洲動力、碳工業(yè)等公司已經(jīng)批量生產(chǎn)C/C復合材料剎車片，英國鄧祿普公司也已大量生產(chǎn)C/C復合材料剎車片，用于賽車、火車和戰(zhàn)斗機的剎車材料。45先進飛行器上的應用導彈、載人飛船、航天飛機等 ,在再入環(huán)境時飛行器頭部受到強激波， 對頭部產(chǎn)生很大的壓力，其最苛刻部位溫度可達2760,所以必須選擇能夠承受再入環(huán)境苛刻條件的材料。設計合理的鼻錐外形和選材，能使實際流入飛行器的能量僅為整個熱量1%10%左右。對導彈的端頭帽,也要求防熱材料在再入環(huán)境中

4、燒蝕量低，且燒蝕均勻對稱,同時希望它具有吸波能力、抗核爆輻射性能和全天候使用的性能。三維編織的 C/ C復合材料，其石墨化后的熱導性足以滿足彈頭再入時由160 至氣動加熱至1700 時的熱沖擊要求，可以預防彈頭鼻錐的熱應力過大引起的整體破壞;其低密度可提高導彈彈頭射程，已在很多戰(zhàn)略導彈彈頭上得到應用。除了導彈的再入鼻錐，C/ C 復合材料還可作熱防護材料用于航天飛機。6彈頭鼻錐7固體火箭發(fā)動機噴管上的應用C/ C 復合材料自上世紀70 年代首次作為固體火箭發(fā)動機(SRM) 喉襯飛行成功以來，極大地推動了SRM噴管材料的發(fā)展。采用 C/ C 復合材料的喉襯、擴張段、延伸出口錐，具有極低的燒蝕率和

5、良好的燒蝕輪廓，可提高噴管效率1 %3%,即可大大提高了SRM 的比沖。喉襯部一般采用多維編織的高密度瀝青基C/ C復合材料，增強體多為整體針刺碳氈、多向編織等,并在表面涂覆SiC以提高抗氧化性和抗沖蝕能力。8民兵2”導彈發(fā)動機第三級的噴管喉襯材料美國在此方面的應用“北極星”A27 發(fā)動機噴管的收斂段9MX 導彈第三級發(fā)動機的可延伸出口錐10渦輪發(fā)動機 C/ C 復合材料在渦輪機及燃氣系統(tǒng) (已成功地用于燃燒室、導管、閥門) 中的靜止件和轉動件方面有著潛在的應用前景,例如用于葉片和活塞，可明顯減輕重量 ,提高燃燒室的溫度 ,大幅度提高熱效率。 1112內燃發(fā)動機 C/ C 復合材料因其密度低、優(yōu)異的摩擦性能、熱膨脹率