材料科學(xué)第六章復(fù)合材料

材料科學(xué)第六章復(fù)合材料2023/2/131第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日

實(shí)際上，復(fù)合材料不是人們發(fā)明的一種新材料，在自然界中就有許多天然的復(fù)合材料。身邊的復(fù)合材料—天然復(fù)合材料2023/2/132第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日身邊的復(fù)合材料—傳統(tǒng)復(fù)合材料

人類社會發(fā)展的早期出現(xiàn)了一些古老的、原始的復(fù)合材料，我們稱之為傳統(tǒng)復(fù)合材料。粘土+麥稈復(fù)合材料土坯房2023/2/133第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日身邊的復(fù)合材料—傳統(tǒng)復(fù)合材料藤浸漬桐油復(fù)合材料盔甲2023/2/134第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日身邊的復(fù)合材料—傳統(tǒng)復(fù)合材料巴比倫空中花園為防止?jié)B水，每層都鋪上浸透柏油的柳條墊，墊上再鋪兩層磚，還澆注一層鉛，然后在上面培上肥沃的土壤，種植了許多來自異域他鄉(xiāng)的奇花異草，并設(shè)有灌溉的水源和水管。

2023/2/135第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日身邊的復(fù)合材料—現(xiàn)代復(fù)合材料復(fù)合材料作為一種先進(jìn)材料出現(xiàn)，是從上世紀(jì)40年代的玻璃纖維增強(qiáng)塑料開始，為了與天然的、古代出現(xiàn)的復(fù)合材料區(qū)分，稱之為現(xiàn)代復(fù)合材料。2023/2/136第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日金屬基復(fù)合材料聚合物基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料本章主要內(nèi)容復(fù)合材料概述碳/碳復(fù)合材料2023/2/137第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.1復(fù)合材料概述2023/2/138第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理、化學(xué)、力學(xué)性能不同的物質(zhì)組合而成的多相固體材料。2023/2/139第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的組成復(fù)合材料是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的：基體(matrix)—一般把在材料中占主要組分的材料稱為基體；增強(qiáng)體(reinforcement)—其它組分稱為增強(qiáng)材料或增強(qiáng)相。2023/2/1310第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的種類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)合材料功能復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料水泥基復(fù)合材料導(dǎo)電導(dǎo)磁復(fù)合材料阻尼吸聲復(fù)合材料屏蔽功能復(fù)合材料摩擦磨損復(fù)合材料石墨基復(fù)合材料2023/2/1311第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的性能特點(diǎn)比強(qiáng)度和比彈性模量高抗疲勞與斷裂安全性能好良好的減震性能良好的高溫性能大量的增強(qiáng)纖維對裂紋的擴(kuò)展起到阻礙作用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有較高的自震頻率，不易產(chǎn)生共振現(xiàn)象，具有一定的減震作用增強(qiáng)纖維的熔點(diǎn)都很高，并且在高溫下仍具有較高的強(qiáng)度2023/2/1312第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日聚合物材料

熱固性樹脂(聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等)；熱塑性樹脂(聚酰胺、聚碳酸酯、聚丙烯、聚砜等)。金屬材料

鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、銅及銅合金、銀、鉛、鋅等金屬陶瓷材料

玻璃、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷碳

樹脂碳、熱解碳復(fù)合材料的基體材料2023/2/1313第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的增強(qiáng)材料復(fù)合材料所用的增強(qiáng)材料主要有三類：纖維：無機(jī)纖維(玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、SiC纖維、Al2O3纖維)

有機(jī)纖維(芳綸纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維等)晶須：金屬晶須(Ni、Cu、Ag、Ti等)

陶瓷晶須(Al2O3、MgO、SiC、Si3N4、AlN等)顆粒：金屬顆粒(Al、Co等)

非金屬顆粒(Al2O3、SiC、Si3N4、石墨、細(xì)金剛石等)2023/2/1314第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日光導(dǎo)纖維光纖—由石英玻璃纖維制成，光纖的中芯是石英玻璃纖維，外面是一層二氧化硅半導(dǎo)體層，最外面包覆樹脂。2023/2/1315第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日華裔物理學(xué)家高錕在光纖領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)，因此，他被稱為“光纖之父”，并由此使他在2009年與美國科學(xué)家威拉德·博伊爾和喬治·埃爾伍德·史密斯共享諾貝爾物理學(xué)獎。光纖之父—高錕2023/2/1316第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日復(fù)合材料的界面

復(fù)合材料的界面是指基體與增強(qiáng)材料之間化學(xué)成分有顯著變化的、構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。包括：基體和增強(qiáng)物的部分原始接觸面；基體和增強(qiáng)物相互反應(yīng)生成的產(chǎn)物；產(chǎn)物與基體和增強(qiáng)物的接觸面；基體和增強(qiáng)物的互擴(kuò)散層。2023/2/1317第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日界面效應(yīng)對復(fù)合材料的性能具有重要作用：傳遞效應(yīng)—界面將外力傳遞給增強(qiáng)物，起基體和增強(qiáng)物之間的橋梁作用阻斷效應(yīng)—阻止裂紋擴(kuò)展、中斷材料破壞的作用不連續(xù)效應(yīng)—界面上產(chǎn)生物理性能的不連續(xù)性，如抗電性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性等散射和吸收效應(yīng)—光波、沖擊波等在界面上產(chǎn)生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性等誘導(dǎo)效應(yīng)—通過界面增強(qiáng)物的表面結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)基體的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使性能增強(qiáng)復(fù)合材料的界面效應(yīng)2023/2/1318第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.2金屬基復(fù)合材料2023/2/1319第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日金屬基復(fù)合材料(MetalMatrixComposite,MMC)MMC是以陶瓷例如連續(xù)長纖維、短纖維、晶須、顆粒等為增強(qiáng)材料，以金屬例如鋁、鎂、鈦、鎳、銅、鐵等為基體材料復(fù)合而成的。

這種復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能在航空航天、軍事領(lǐng)域、汽車、電子儀表、體育器材、先進(jìn)武器系統(tǒng)等行業(yè)中顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。金屬基復(fù)合材料—組成2023/2/1320第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日高比強(qiáng)度、高比模量良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好良好的耐高溫性能良好的耐磨性能良好的耐疲勞性能和斷裂韌性不吸潮、不老化、氣密性好金屬基復(fù)合材料—主要性能2023/2/1321第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料1、硼/鋁復(fù)合材料硼鋁復(fù)合材料以其高比強(qiáng)度和高比模量主要用作結(jié)構(gòu)材料。硼纖維高溫強(qiáng)度高，1500度時蠕變速率低。但高溫氧化后強(qiáng)度降低，所以一般在硼纖維表面涂覆一層SiC或B4C，防止硼纖維表面氧化。常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1322第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料2、石墨/鋁復(fù)合材料這種材料具有導(dǎo)電性高、摩擦系數(shù)小和耐腐蝕等特點(diǎn)。利用石墨纖維表面沉積Ti/Bi涂層技術(shù)，可改善石墨纖維與液態(tài)鋁的潤濕性，有效控制鋁與纖維的表面反應(yīng)，提高復(fù)合材料的性能。常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1323第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料3、石墨/鎂復(fù)合材料這種材料密度低、線膨脹系數(shù)為零，尺寸穩(wěn)定性好，是金屬基復(fù)合材料中具有最高比強(qiáng)度和比彈性模量的復(fù)合材料?？稍谑w維表面沉積TiB2，提高石墨纖維的潤濕性。常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1324第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料4、碳化硅/鈦復(fù)合材料碳化硅纖維比強(qiáng)度高、比模量高，高溫強(qiáng)度高，耐熱、耐氧化，與金屬的反應(yīng)小，潤濕性好。這種復(fù)合材料的高溫強(qiáng)度高，主要應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件和渦輪葉片以及火箭發(fā)動機(jī)箱體材料。常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1325第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料5、氧化鋁/鋁復(fù)合材料氧化鋁纖維在氧化氣氛中穩(wěn)定，能在高溫下保持其強(qiáng)度、剛度，且硬度高，耐磨性好。這種復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和高剛度，可用于汽車發(fā)動機(jī)活塞和其他發(fā)動機(jī)零件。常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1326第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料1、氧化鋁/鋁復(fù)合材料2、碳化硅/鋁復(fù)合材料3、氧化鋁/鎳復(fù)合材料常見金屬基復(fù)合材料2023/2/1327第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日航空領(lǐng)域金屬基復(fù)合材料—應(yīng)用2023/2/1328第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日F-16戰(zhàn)斗機(jī)的腹鰭采用SiC/Al復(fù)合材料，相比鋁合金蒙皮，壽命由原來的數(shù)百小時提高到設(shè)計的全壽8000h，全壽命節(jié)約檢修費(fèi)用達(dá)2600萬美元。2023/2/1329第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日EC-120直升機(jī)超音速飛機(jī)2023/2/1330第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日金屬基復(fù)合材料—應(yīng)用航天領(lǐng)域航天飛機(jī)哈勃望遠(yuǎn)鏡2023/2/1331第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日左圖：Al203短纖維/Al汽車活塞（活塞環(huán)）中圖：SiCp/Al連桿，鍛件替代鋼連桿，減重6Kg右圖：SiCp/Al，Al203p/Al汽車剎車盤，減重60％

金屬基復(fù)合材料—應(yīng)用汽車行業(yè)2023/2/1332第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日軍工行業(yè)金屬基復(fù)合材料—應(yīng)用2023/2/1333第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日“好奇號”火星探測器

由于“好奇”火星探測器入軌的特殊性，其外部溫度可達(dá)2093攝氏度。熱防護(hù)系統(tǒng)采用片狀的酚碳燒蝕材料（PhenolicImpregnatedCarbonAblator,PICA）

2023/2/1334第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.3聚合物基復(fù)合材料2023/2/1335第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日聚合物基復(fù)合材料(PolymerMatrixComposite,PMC)PMC是以連續(xù)纖維等為增強(qiáng)材料，以有機(jī)聚合物為基體材料復(fù)合而成的，是目前結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中發(fā)展最早、研究最多、應(yīng)用最廣的一類復(fù)合材料。

這種復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能在航空航天、軍事領(lǐng)域、汽車、電子儀表、體育器材、船舶等各個方面都有應(yīng)用。聚合物基復(fù)合材料2023/2/1336第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日比強(qiáng)度、比模量大減震性好過載時安全性好良好的耐疲勞性能很好的加工工藝性具有多種功能性—耐燒蝕、耐腐蝕、耐摩擦、高度的電絕緣性能、特殊的光電磁性能聚合物基復(fù)合材料—主要性能2023/2/1337第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日一、玻璃鋼（玻璃纖維增強(qiáng)塑料，GFRP)

聚合物基復(fù)合材料中，就應(yīng)用廣泛性來說，特別值得介紹的是玻璃鋼，即玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）。GFRP是一類采用玻璃纖維增強(qiáng)以酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等熱固性樹脂為基體的聚合物基復(fù)合材料。GFRP是物美價廉的復(fù)合材料。

聚合物基復(fù)合材料2023/2/1338第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日GFRP的突出特點(diǎn)是密度低、比強(qiáng)度高。其密度為1.6～2.0g/cm3，比輕金屬鋁還低，而比強(qiáng)度要比最高強(qiáng)度的合金鋼還高3倍，“玻璃鋼”的名稱就是由此而來。因此，玻璃鋼在需要輕質(zhì)高強(qiáng)材料的航空航天工業(yè)首先得到廣泛應(yīng)用，在波音B－747飛機(jī)的機(jī)內(nèi)、外結(jié)構(gòu)件中玻璃鋼的使用面積達(dá)到了2700m2，如雷達(dá)罩、機(jī)艙門、燃料箱、行李架和地板等。由于火箭結(jié)構(gòu)材料不但要求具有高比強(qiáng)度和比模量，而且還要求材料的耐燒蝕性能，可采用玻璃鋼用于航天工業(yè)中做火箭發(fā)動機(jī)殼體、噴管。聚合物基復(fù)合材料2023/2/1339第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日石油化工工業(yè)—輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕應(yīng)用于貯槽、貯罐、反應(yīng)設(shè)備、管道、閥門、泵、管件等GFRP的應(yīng)用玻璃鋼管道與接頭在石油、化工工業(yè)中的應(yīng)用2023/2/1340第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日建筑業(yè)—輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫節(jié)能、防震抗震應(yīng)用于屋頂、天花板、衛(wèi)生間、門窗、橋梁等GFRP的應(yīng)用玻璃鋼用于上海東方明珠電視塔大堂裝潢玻璃鋼整體衛(wèi)浴玻璃鋼門窗2023/2/1341第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日造船業(yè)—輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、穩(wěn)定性好應(yīng)用于賽艇、游艇、救生艇、帆船、漁輪、掃雷艇等GFRP的應(yīng)用2023/2/1342第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日宇航工業(yè)—輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、穩(wěn)定性好應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、雷達(dá)等GFRP的應(yīng)用2023/2/1343第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日采用玻璃鋼制作的體育娛樂用品也越來越多，大到快艇、帆船、滑雪車，小到自行車賽車、滑雪板等，應(yīng)有盡有。GFRP的應(yīng)用2023/2/1344第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(CFRP）

CFRP密度更低，具有比玻璃鋼更高的比強(qiáng)度和比模量，比強(qiáng)度是高強(qiáng)度鋼和鈦合金的5～6倍，是玻璃鋼的2倍，比模量是這些材料的3～4倍。在航天工業(yè)中作為主結(jié)構(gòu)材料，如航天飛機(jī)有效載荷門、副翼、垂直尾翼、主起落架門、內(nèi)部壓力容器等都是采用CFRP，為此航天飛機(jī)減重達(dá)2噸之多。此外在空間站大型結(jié)構(gòu)桁架及太陽能電池支架也采用CFRP。在航空工業(yè)，CFRP首先在軍用飛機(jī)中得到應(yīng)用，如美國F－14、F－16、F－18上主翼外殼、后翼、垂直安定面、水平和垂直尾翼等，軍用直升飛機(jī)主旋翼和機(jī)身等?，F(xiàn)在甚至在研究全機(jī)身CFRP的戰(zhàn)斗機(jī)。同樣，在民用飛機(jī)中也在大量采用CFRP，如波音B－757、B－777上的阻流板、方向舵、升降舵、內(nèi)外副翼等。

聚合物基復(fù)合材料2023/2/1345第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日CFRP在飛機(jī)上的應(yīng)用面積圖示2023/2/1346第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日CFRP制造的火箭和導(dǎo)彈的殼體，比金屬制的重量減輕45%,射程由原來的1600km增加到4000km。CRFP制造的飛行器的外殼，具有防宇宙射線的作用。飛行器穿越大氣層時，外表面的溫度高達(dá)4000-6000℃，因此飛行器表面需加防熱層，這種防熱材料采用最好的合金或陶瓷都無法承擔(dān)，但是碳纖維增強(qiáng)的酚醛塑料就能夠勝任。聚合物基復(fù)合材料2023/2/1347第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日

由于碳纖維的價格高，CFRP主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。但隨著碳纖維的研究開發(fā)工作的深入，碳纖維價格在不斷降低，因此在玻璃鋼應(yīng)用的一些領(lǐng)域也開始采用更輕、更強(qiáng)和剛性更好的CFRP。如體育用品中的網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、釣魚桿，F(xiàn)－1方程式賽車車身。同樣，為減輕車體重量，降低油耗，提高車速，在汽車的部分部件也開始采用CFRP。甚至在大型混凝土結(jié)構(gòu)遭受一定的破壞后（如地震），用CFRP片材進(jìn)行修復(fù)，可節(jié)省大量資金。碳纖維片材（復(fù)合材料）用于建筑物補(bǔ)強(qiáng)加固聚合物基復(fù)合材料2023/2/1348第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.4陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1349第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日什么是陶瓷基復(fù)合材料？在陶瓷基體中添加碳纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳化硅晶須、氧化鋁晶須、碳化硅顆粒和碳化鈦顆粒，所形成的復(fù)合材料稱為陶瓷基復(fù)合材料。這些纖維的加入可以大大提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性。陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1350第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料1、碳/陶瓷基復(fù)合材料這種復(fù)合材料具有很高的高溫強(qiáng)度、彈性模量和較高的韌性。碳纖維增強(qiáng)的氮化硅陶瓷可在1400度以上的高溫下長期工作；碳纖維增強(qiáng)的石英陶瓷復(fù)合材料，沖擊韌性比燒結(jié)石英陶瓷高40倍、抗彎強(qiáng)度大5－12倍?？沙惺?200－1500度高溫氣流的沖擊。陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1351第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日長纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料2、碳化硅/陶瓷基復(fù)合材料碳化硅纖維可與多種陶瓷，如碳化硅陶瓷、氧化鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷等復(fù)合。碳化硅纖維通常采用化學(xué)氣相沉積法制備。利用碳化硅纖維強(qiáng)化的碳化硅陶瓷，其斷裂韌性提高5－6倍，抗彎強(qiáng)度提高50％以上，且基體與纖維之間的結(jié)合性能良好。陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1352第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日短纖維及晶須增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料1、碳/玻璃陶瓷基復(fù)合材料晶須：SiC、Si3N4、Al2O3晶須。2、晶須/陶瓷基復(fù)合材料基體：Si3N4、Al2O3、ZrO2、SiO2、莫來石等。陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1353第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料1、氧化鋯/陶瓷基復(fù)合材料利用ZrO2相變增韌原理，提高陶瓷的斷裂韌性。利用ZrO2增韌的氧化Al2O3陶瓷，其斷裂韌性可提高1.4倍。2、氧化釔/陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1354第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日SiC晶須增強(qiáng)氧化鋁鉆頭（左圖）顆粒增強(qiáng)氮化硅刀具(中圖)采用顆粒增強(qiáng)氮化硅刀具加工高硬度的高鉻鑄鐵件（右圖）陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1355第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日CMC的最大特點(diǎn)是其高溫強(qiáng)度和模量、其最大的應(yīng)用應(yīng)在航空航天領(lǐng)域，如發(fā)動機(jī)的各種高溫結(jié)構(gòu)件葉片、燃燒室等和導(dǎo)彈的鼻錐、火箭噴管。這是陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)用的發(fā)展方向。此外，CMC可以制作人工關(guān)節(jié)等在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

陶瓷基復(fù)合材料2023/2/1356第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.5碳/碳復(fù)合材料2023/2/1357第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日碳/碳復(fù)合材料就是碳纖維增強(qiáng)的碳基復(fù)合材料，它的組成元素只有一種，即碳，因此，它具有許多碳和石墨材料的優(yōu)點(diǎn)。碳碳復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)：低密度；優(yōu)異的熱性能；優(yōu)異的力學(xué)性能。碳/碳復(fù)合材料這種材料是將碳纖維用聚合物浸潤，固化成型后，在無氧條件下，高溫裂解樹脂，得到碳/碳復(fù)合材料。碳/碳復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛度都相當(dāng)好，能承受極高的溫度和極高的加熱速度，高溫力學(xué)性能比低溫時還好，是目前使用溫度最高的復(fù)合材料。2023/2/1358第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日碳/碳復(fù)合材料碳碳復(fù)合材料的發(fā)現(xiàn)來自于一次偶然的實(shí)驗(yàn)，1958年，美國ChanceVought航空公司為了測定CF增強(qiáng)酚醛樹脂復(fù)合材料中的CF含量，由于實(shí)驗(yàn)過程的失誤，聚合物基體沒有被氧化，反而被熱解碳化，意外得到了碳基體。該公司的研發(fā)人員并沒有將此次實(shí)驗(yàn)的樣品拋棄，而是對其進(jìn)行了仔細(xì)分析，并利用這種方法多次實(shí)驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)，這種CF增強(qiáng)的碳基復(fù)合材料有一系列優(yōu)異的物理和高溫性能，是一種新型的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，從此，復(fù)合材料大家庭又增添了一名新成員。碳/碳復(fù)合材料（C/C）是由碳纖維及其制品（碳?xì)帧⑻疾嫉龋┰鰪?qiáng)的碳基復(fù)合材料。一般C/C是由碳纖維及其制品作為預(yù)制體，通過化學(xué)氣相沉積法（CVD）或液態(tài)樹脂、瀝青浸漬碳化法獲得C/C的基體碳來制備的。2023/2/1359第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日碳/碳復(fù)合材料一、在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用最初作為耐燒蝕材料用于軍事工業(yè)的導(dǎo)彈彈頭和固體火箭發(fā)動機(jī)噴管等。戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的彈頭除要滿足再入大氣層時為音速10～20倍的高速和幾十兆帕的局部壓力外，還要經(jīng)受上千度的氣動加熱，彈頭必需進(jìn)行燒蝕防熱處理以提高導(dǎo)彈的命中精度，而C/C成為最佳材料。2023/2/1360第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日另一用途是作為固體火箭發(fā)動機(jī)噴管、喉襯。碳/碳復(fù)合材料2023/2/1361第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、在航天領(lǐng)域的應(yīng)用采用C/C作為航天飛機(jī)的鼻錐、機(jī)翼前緣，因?yàn)檫@些部位是航天飛機(jī)再入大氣層時需要經(jīng)受近2000℃的高溫。碳/碳復(fù)合材料

C/C作為航天飛機(jī)的鼻錐等2023/2/1362第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日三、在航空領(lǐng)域的應(yīng)用C/C的另一重要的性能是其優(yōu)異的摩擦磨損性能。C/C中的碳纖維除增強(qiáng)碳基體外，也提高了復(fù)合材料的摩擦系數(shù)。C/C的高溫摩擦?xí)r能大量吸收能量（820～1050kJ/KgC/C），在高速、高能量條件下的摩擦升溫高達(dá)1000℃以上，其摩擦性能仍然保持平穩(wěn)，而且磨損量很低，這是其它摩擦材料所不具有的。正因?yàn)槿绱耍珻/C作為軍用