復(fù)合材料概論肖國榮第七章cc復(fù)合材料(已修改)
2025-05-30 23:12 本頁面
【正文】 第六章 C/C復(fù)合材料 ? 定義： C/C復(fù)合材料是以碳（或石墨）纖維及其織物為增強材料，以碳（或石墨）為基體，通過加工處理和碳化處理制成的全碳質(zhì)復(fù)合材料。 ? C/C復(fù)合材料發(fā)展； ? C/C復(fù)合材料的特性； ? C/C復(fù)合材料的原材料； ? C/C復(fù)合材料成型加工方法； ? C/C復(fù)合材料應(yīng)用。 C/C復(fù)合材料的發(fā)展 ? 石墨： 具有耐高溫、抗熱震、導(dǎo)熱好、彈性模量高、耐磨、化學(xué)惰性以及強度隨溫度升高而增加等性能，是優(yōu)異的適合于惰性氣體環(huán)境和燒蝕環(huán)境的高溫材料。但韌性差，對裂紋敏感。 ? C/C復(fù)合材料： 以碳纖維增強碳基體的 C/C復(fù)合材料。它除能保持碳（石墨）原來的優(yōu)良性能外，又能克服它的缺點，大大提高了韌性和強度，降低了熱膨脹系數(shù)，尤其是因為相對密度小，具有很高的比強度和比模量。 材料的發(fā)展與需求相聯(lián)系 ? 耐燒蝕材料需求： 飛船返回艙和航天飛機的鼻嘴最高溫度分別為 1800 ℃ 和 1650℃ 。 C/C 具有高燒蝕熱、低的燒蝕率、抗熱沖擊和超熱環(huán)境下具有高強度等優(yōu)點?？赡褪?0000℃ 的駐點溫度，在非氧化環(huán)境下可保持在 2021℃ 以上。是再入環(huán)境中高性能的理想燒蝕材料。 ? 高溫耐磨材料需求： C/C是唯一能在極高溫度下使用的摩阻材料，且密度僅為 ～ 。 C/C復(fù)合材料的特性 C/C復(fù)合材料的性能與纖維的類型、增強方向、制造條件以及基體碳的微觀結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)。 ? 力學(xué)性能 ? 熱物理性能 ? 燒蝕性能 ? 化學(xué)穩(wěn)定性 力學(xué)性能 ?C/C復(fù)合材料強度與組分材料性質(zhì)、增強材料的方向、含量以及纖維與基體界面結(jié)合程度有關(guān)； ? 室溫強度和模量 一般 C/C：拉伸強度 270GPa、彈性模量 69GPa 先進 C/C：強度 349MPa，其中單向高強度 C/C可達 700MPa。（通用鋼材強度 500～ 600MPa） ? 高溫力學(xué)性能 ：室溫強度可以保持到 2500℃ ，在1000℃ 以上時，強度最低的 C/C的比強度也較耐熱合金和陶瓷材料的高，是當(dāng)今在太空環(huán)境下使用的高溫力學(xué)性能最好的材料。 ? 對熱應(yīng)力不敏感 ：一旦產(chǎn)生裂紋，不會像石墨和陶瓷那樣嚴(yán)重的力學(xué)性能損失。 物理性能 ? 熱膨脹性能低 ：常溫下為 ～ 106/K，僅為金屬材料的 1/5～ 1/10； ? 導(dǎo)熱系數(shù)高 ：室溫時約為 ～ cal/cms℃（ 鐵 ： ），當(dāng)溫度為 1650℃ 時，降為 cal/cms℃ 。 ? 比熱高 ：其值隨溫度上升而增大，因而能儲存大量的熱能，室溫比能約為 kcal/kg℃ （ 鐵 ：） ,1930℃ 時為 kcal/kg℃ 。 ? 密度： ～ ； ? 熔點 ： 4100℃ 。 ? 耐磨性： 摩擦系數(shù)小，具有優(yōu)異的耐磨擦磨損性能，是各種耐磨和摩擦部件的最佳候選材料。 燒蝕性能 ? 燒蝕性能 ：在高溫高壓氣流沖刷下，通過材料發(fā)生的熱解、氣化、融化、升華、輻射等物理和化學(xué)過程，將材料表面的質(zhì)量遷移帶走大量的熱量，達到耐高溫的目的。 ? C/C的升華溫度高達 3600℃ ，在這樣的高溫度下，通過表面升華、輻射除去大量熱量，使傳遞到材料內(nèi)部的熱量相應(yīng)地減少。 ? 表 61 不同材料的有效燒
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