碳碳复合材料的制备方法ppt课件.ppt

1、碳-碳复合材料的制备，4.1复合材料的基本概念和特性4.2裴秀智基复合材料的制备方法4.3金属基复合材料的制备方法4.4陶瓷基复合材料的制备方法4.5碳/碳复合材料的制备方法，4章复合材料的制备，碳/碳复合材料是用碳纤维或各种碳织物加强碳，或石墨化地质(柏油)和化学，4.5碳碳/碳复合材料(C/C)、碳/碳复合材料由三个茄子不同的组组成：裴秀智碳、碳纤维和热解碳。它几乎完全由元素碳构成，因此能经受很高的温度和巨大的加热速度。通过适当定向碳纤维的改进，可以获得力学性能优良的材料，在高温下，这些性能保持不变，或者某些性能指标得到了提高。碳/碳复合材料的抗热冲击和抗热导电性很强，具有化学惰性。2 .

2、碳/碳复合材料的发展，碳/碳复合材料的发展主要受航天工业发展的影响。具有高烧、低击球率、抗热冲击、超高温环境等多种茄子优点，被认为是高性能击球材料。碳/碳复合材料可用作导弹的鼻孔，打击率低，节制均匀，提高导弹的突然防御能力和命中率。碳/碳复合材料具有良好的耐磨性和热导率，已应用于飞机刹车片和轴承等。它还可以充当飞机的制动盘。C/C在宇宙领域的应用节目，C/C具有良好的制动盘、碳和生物体之间的兼容性，添加碳/碳复合材料的良好机械性能，适合将生物组件插入到活生物体内，以制作成型材料(例如人工骨骼、心脏瓣膜等)。人工心脏瓣膜、人工骨架关节、碳/碳复合物具有一系列优秀的性能，因此在太空船、人造卫星、宇

3、宙穿梭船、导弹、核能、航空和常规产业等领域应用越来越广泛。今后，随着生产技术的革新，产量将进一步扩大，廉价柏油基碳纤维的开发和复合工艺的改进，碳/碳复合材料将进一步发展。碳/碳复合材料的整形加工方法有多种，不同的工艺过程大致可以用以下几种茄子方法概括：4.5.2碳/碳复合材料的整形加工方法，1 .胚胎，在沉淀碳，浸泡树脂或沥青之前，必须增强碳纤维或其织物，使其预成型为毛坯。毛坯可以由长纤维(或皮带)感冒、碳毡、短纤维整形或喷涂整形、石墨布的定向石墨纤维浸渍增强和多向织物等制成。碳纤维长丝或缠绕方法可以根据不同的要求和用途选择合适的缠绕方法。碳毡可以用人造纤维毡碳化或聚丙烯腈字典氧化，碳化制成。

4、碳毡重叠后，碳纤维在X，Y，Z方向增强3向，可以制成3向增强毡，如下图所示。喷射成形将切割后的碳纤维(约0.025mm)制成碳纤维-裴秀智-稀释剂的混合物，然后用喷枪喷射到芯模具上成型。可以用碳或石墨纤维层层叠叠，然后针刺，用中空的细颈金属棒吸引线。下图是AVCD编织的毛坯。毛坯研究的发展重点是多向织物，如3向、4向、5向或7向等，目前以3向织物为主。碳纤维在X，Y，Z三个方向上徐璐90正交排列，三个方向上的斜线不相交，X和Y方向上的斜线交替重叠，Z方向上的斜线起增强作用。因此，XYZ方向的纱线没有交点，只有重合点，可以充分发挥织物中各纤维的力学性能。三维织物研究的重点在于细织及其工艺，各向纤

5、维的排列对材料的影响等。3向织物的细化程度越高，碳/碳复合材料的性能越好。尤其是作为内切材料。细度通常按织物的正向间距大小测量。正向间距越小，编织越高，善意脱谷率越低。在三向编织的基础上，还研究了四向和七向织物。四向织物由与立方体相对应的四个长对角编织而成。随着编织方向的增加，三向织物储备方向的性能得到了提高。材料各部分的性能超过了平衡，强度(主要是剪切强度)提高，从而降低了材料的热膨胀系数。2 .气体，碳/碳复合材料的碳气体包括：三碳-合成树脂或沥青通过碳化和石墨化获得热解碳，加工工艺方法可以归结为以下几个方面：(1)在加热条件下，将煤焦油和石油产生的熔融沥青浸入碳/石墨纤维结构，然后热分解

6、和再浸渍。(2)已知某些裴秀智气体在热分解后具有很高的结焦强度，热分解后的产物可以有效地渗透到较厚的纤维结构中，热分解后浸渍后需要再次加热，重复多次。(3)通过气相(通常是甲烷和氧气，有时是少量氢)化学沉淀法，在碳/石墨纤维等热质上形成高强度热石墨。将气相化学沉淀法和牙齿两种茄子工艺相结合，还可以提高碳/碳复合材料的材料性能。(4)用上述方法制造，但仍将多孔碳/碳复合材料浸渍到形成耐热结构的液体单体中的另一种精制方法，可选择的单体非常有限，但由四乙烯基硅酸盐和强无机酸盐催化剂组成的渗透液产生了耐热的硅氧网络。硅树脂也可以起到同样的作用。4.5.3碳/碳复合材料的制造工艺，1 .用柏油基混合物、

7、煤焦油沥青浸渍碳/石墨纤维，获得碳/碳复合材料。设计了当前高压浸渍碳化工艺(HPIC)，提高了碳/碳复合材料的密度。工艺的重点是在热压罐中以约100MPa的压力浸泡复合材料，如下所示。火箭头锥顶部的标准石墨化过程在氢上进行。时间和温度规格如下：300C/h的升温速率为600C，20C/h的上升率为600C到1000C，70C/h的上升率为100C到2500C，100C/H的加热速度为2500C到2700C (025C)在裴秀智基体、碳/石墨纤维结构中热的裴秀智基体、碳/石墨纤维增强树脂在后续的再浸泡和热解中流动，这样石墨纤维周围就会出现一层碳物质，形成碳/碳复合材料。使用合成树脂制造碳/碳复合

8、物的原因：在低温度和低压力下具有低粘度，合成树脂比石油或煤焦油沥青纯度高，化学结构容易识别，沥青的成分经常因产地和提取方法而异。可以很容易地得到碳含量高的裴秀智体系，并转化为能经受高温的碳产物。3 .化学气相沉积(CVD)、CVD可以代替碳/石墨纤维浸渍柏油或合成树脂气体，除碳/石墨纤维浸渍气体外，还可以作为CVD处理。甲烷等碳氢化合物气体混合氢、氩气等装载机在10001100C处热分解，将碳沉淀在毛坯的间隙(见图)。沉积过程如下。在碳沉淀之前，含有碳的气体中老师成为活性基团，与胚胎纤维的表面接触，使碳沉淀。为了获得致密的碳/碳复合物，在沉积过程中必须将这些活性组分扩散到毛坯的缝隙内部，如果碳

9、量气体通过毛坯之前生成的活性基团速度太快，则容易形成表面涂层，不利于向内部渗透，妨碍内部碳。热解碳(PC)和“CVD碳”是1100C左右碳源蒸汽被加热，堆在基质材料上的碳质的总称。热解石墨(PG)是碳氢化合物在17502250C沉积的碳，PG的电气、热和机械特性各向异性，并且取决于测量方向。CVD技术的通用性反映在多种产品中(例如，除热分解石墨外，钛、硅、硼的碳化物)。硅和钛的硼化物都可以利用CVD技术大大提高碳/碳复合材料的物理性能。根据实际运行情况，目前化学气相沉积气体碳主要采用四种茄子方法：平均热法、热变化法、差压法、脉冲法。平均热法是将毛坯放在恒温的空间(9501150C)，在适当的低

10、压力(0.1320KPa)下使碳氢化合物气体在毛坯表面流动。牙齿方法渗透时间长，每周需要50120h。毛坯表面附近的孔会先填充，产生硬壳，因此必须在渗透过程中进行加工，去除硬壳，然后继续沉淀碳。图4-47表明材料的密度和结构与沉积温度和压力相关。温度、压力、气流和炉子的几何均影响热解碳和热解石墨的沉积速度。此外，由于石墨化不容易，因此必须采取适当的工艺措施，避免产生黑灰色的各向同性碳。(威廉莎士比亚，石墨化，石墨化，石墨化，石墨化，石墨化，石墨化)，热梯度法类似于平均热流，其过程也受气体扩散的支配，但由于炉压高，铅坯厚度方向可以形成一定的温差。图4-48是这种沉着的例子。牙齿方法沉积周期短，产品密度高，性能比平均热法好。问题是重复性差异。不能同时加工徐璐其他毛坯和多个毛坯，毛坯的形状也渡边杏太复杂。压降方法是沿着坯料厚度方向产生一些压力差，反应气体强行通过多孔坯料，如图4-49所示。牙齿方法沉积速度快，渗透时间短，沉积碳也比较均匀，适用于外部透气性低的零件。因为很容易产生表面的坚硬层，所以在沉积过程中需要进行中间加工。真空过程有利于气体反应产物的去除。因为可以增加渗透深度，所以最好制作不通风的石