碳碳复合材料

碳碳复合材料概述第一篇：碳碳复合材料概述碳/碳复合材料碳/碳复合材料概述摘要本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。

关键词碳碳复合材料制备工艺性能应用１前言C/C复合材料是指以碳纤维或各种碳织物增强，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积（CVD）所形成的复合材料。

碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%, 故该材料具有密度低,耐高温, 抗腐蚀, 热冲击性能好, 耐酸、碱、盐,耐摩擦磨损等一系列优异性能。

此外, 碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500℃, 对热应力不敏感, 抗烧蚀性能好。

故该复合材料具有出色的机械特性, 既可作为结构材料承载重荷, 又可作为功能材料发挥作用, 适于各种高温用途使用[1]。

因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。

２碳碳复合材料的发展碳碳复合材料是高技术新材料，自1958年碳碳复合材料问世以来，经历了四个阶段：60年代——碳碳工艺基础研究阶段，以化学气相沉积工艺和液相浸渍工艺的出现为代表； 70年代——烧蚀碳碳应用开发阶段，以碳碳飞机刹车片和碳碳导弹端头帽的应用为代表； 80年代——碳碳热结构应用开发阶段，以航天飞机抗氧化碳碳鼻锥帽和机翼前缘的应用为代表；90年代——碳碳新工艺开发和民用应用阶段，致力于降低成本，在高性能燃气涡轮发动机航天器和高温炉发热体等领域的应用。

由于碳碳具有高比强度、高比刚度、高温下保持高强度，良好的烧蚀性能、摩擦性能和良好抗热震性能以及复合材料的可设计性，得到了越来越广泛的应用。

当今,碳碳复合材料在四大类复合材料中就其研究与应用水平来说,仅次于树脂基复合材料,优先于金属基复合材料和陶瓷基复合材料,已走向工程应用阶段。

从技术发展看，碳碳复合材料已经从最初阶段的两向碳碳复合材料发展为三向、四向等多维碳碳复合材料；从单纯抗烧蚀碳碳复合材料发展为抗烧蚀—抗侵蚀和抗烧蚀—抗侵蚀—稳定外形碳碳复合材料；从但功能材料发展为多功能材料。

碳/碳复合材料什么是碳/碳复合材料？它是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，尤其是在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是全球最有发展前途的高温材料之一。

虽然碳/碳复合材料有很多十分优良的高温性能，但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应，从而导致材料的性能急剧下降。

所以，碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。

碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径，即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护；随着温度的升高，则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料与氧的直接接触，以达到氧化防护的目的。

当前使用最多的是涂层的方法，随着科技不断进步，对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多，而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。

值得一提的是，C/C基复合材料是近一些年来全球最受重视的一种更耐高温的新材料。

因为只有C/C复合材料是被认为唯一可做为推重比20以上，发动机进口温度可达1930-2227℃涡轮转子叶片的后继材料，曾经是美国21世纪重点发展的耐高温材料，尤其是全球先进工业国家拼力追求的最高战略目标。

所谓C/C基复合材料，就是碳纤维增强碳基本复合材料，它把碳的耐熔性与碳纤维的高强度及高刚性结合于一体，使其呈现出非脆性破坏。

由于C/C基复合材料具有重量轻、高强度，优越的热稳定性和极好的热传导性，因此，是当今最理想的耐高温材料，特别是在1000-1300℃的高温环境下，它的强度不仅没有下降，反而能够提高。

特别是在1650℃以下时仍然还保持着室温环境下的强度和风度。

因此C/C基复合材料在宇航制造业中具有非常大的发展潜力。

值得一提的是，C/C基复合材料在航空发动机应用的一个主要问题是抗氧化性能较差，所以，近几年美国通过采取一系列的工艺措施，让这一问题获得解决，并且逐步应用在新型发动机上。

碳碳复合材料
碳碳复合材料是一种由碳纤维和碳基基体组成的复合材料。

碳纤维是一种高强度、轻质的纤维材料，可以抵抗高温和
化学腐蚀。

碳基基体则提供了材料的机械强度和耐磨性能。

碳碳复合材料具有以下特点：
1. 高温耐性：碳碳复合材料能够在高达3000°C的温度下
保持其稳定性和强度。

2. 轻质高强：碳纤维的轻质性能使得碳碳复合材料具有较
高的比强度和刚度。

3. 良好的机械性能：碳碳复合材料具有优异的抗拉、压缩
和抗剪强度，使其适用于各种高性能应用。

4. 耐磨性能：碳碳复合材料具有出色的耐磨性，可用于制
造高速运动部件和摩擦材料。

5. 抗氧化性：碳碳复合材料能够抵抗氧化和腐蚀，因此可
以在恶劣的环境条件下使用。

碳碳复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、能源领域以及高温和特殊工程等领域。

例如，它们可以用于制造火箭喷嘴、涡轮叶片、制动系统、石油炼厂设备等。

由于其优异的性能和广泛的应用领域，碳碳复合材料被视为一种重要的高性能材料。

碳碳复合材料标准碳碳复合材料（Carbon-Carbon Composites）由碳纤维和炭素基体组成，具有高强度、高硬度、耐高温等特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械工业等领域。

为了确保碳碳复合材料的质量和性能，制定了一系列标准，本文将详细介绍碳碳复合材料的标准规范。

一、材料要求1. 原材料要求：碳纤维：采用高强度、高模量的碳纤维，纤维直径要求在6-10μm 之间，纤维拉力强度不低于5000MPa。

炭素基体：炭素基体的热处理温度要求控制在2300℃以上，炭素密度不低于1.5g/cm³。

2. 成品要求：拉伸强度：拉伸强度不低于200MPa；抗压强度：抗压强度不低于400MPa；硬度：表面硬度要求在90HRA以上；热导率：热导率不低于100W/m·K；热膨胀系数：热膨胀系数在80-100×10^-6/℃之间。

二、制备方法碳碳复合材料的制备方法包括硅烷浸渍法、炭化热处理法、化学气相沉积法等。

具体制备方法需根据产品要求确定，但需符合以下通用要求：1. 前处理：将碳纤维经过表面处理，去除杂质和纤维端面脱落层。

2. 浸渍：将碳纤维浸渍在浸渍剂中，使其充分浸润，并控制浸渍时间和温度。

3. 热处理：将浸渍后的碳纤维进行热处理，使其炭化，形成炭素基体。

4. 各向异性控制：通过调整碳纤维在基体中的分布和取向，控制复合材料的各向异性。

三、产品检测方法为了确保碳碳复合材料的质量和性能，需要进行一系列的产品检测。

以下是常用的检测方法：1. X射线探伤检测：利用X射线对产品进行探伤，检测内部是否存在裂纹或缺陷。

2. 金相显微镜检测：通过金相显微镜对复合材料进行组织结构观察，检测材料是否均匀致密。

3. 热导率测量：采用热导率仪对样品进行测试，检测材料热导率是否满足标准要求。

4. 抗拉强度测量：利用拉伸试验机对样品进行拉伸测试，检测其抗拉强度是否符合标准。

四、贮存和包装要求为了防止碳碳复合材料受潮、氧化等影响，贮存和包装时需要符合以下要求：1. 环境要求：存放环境应干燥、温度控制在20℃以下，相对湿度不大于60%。

碳碳复合材料制备方法
碳碳复合材料是一种由碳纤维增强体和碳基质组成的高性能复合材料，因其卓越的高温性能、高强度重量比以及良好的耐磨损和抗热震性，在航空航天、核能、汽车工业等领域有着广泛应用。

制备碳碳复合材料的方法主要有以下几种：
1.液相浸渍-炭化法：
-步骤包括：首先选择合适的碳纤维预制件（如编织布、层压板或三维编织结构），然后将其浸入树脂或其他碳前驱体溶液中进行渗透。

-接着在惰性气氛下经过预氧化处理，将树脂转化为中间相炭素或其他炭质物质。

-最后通过多级高温炭化过程，逐步去除非碳元素，使碳纤维与基质紧密结合，形成连续的碳网络。

2.热解化学气相沉积法：
-在该方法中，碳纤维预制件置于反应腔内，并通入含碳气体（如甲烷、丙烯等）。

-当气体在纤维预制件内部扩散并吸附于纤维表面时，会在高温条件下分解并在预制件内部沉积成碳，从而逐渐填充空隙形成连续的碳基质。

3.热压烧结法：
-该方法通常用于制备短切碳纤维/石墨粉末复合材料。

-首先将碳纤维和石墨粉混合均匀，然后放入模具中，在高温高压下直接进行烧结，使得纤维和粉末之间实现致密化连接。

4.碳源熔融渗透法：
-使用碳源（如聚丙烯腈、沥青等）熔融后渗透到碳纤维预制体中，随后经过一系列热处理得到碳碳复合材料。

5.真空袋灌注成型技术结合以上浸渍工艺：
-采用真空袋技术可以提高液相浸渍过程中树脂或碳前驱体的渗透效率。

碳碳复合材料碳碳复合材料是一种由碳纤维和碳基复合材料组成的复合材料。

它具有优异的力学性能和热学性能，被广泛应用于航天、航空、能源、汽车等领域。

碳纤维是碳碳复合材料的主要组成部分之一，它具有轻、强、刚、耐高温等特点。

碳纤维的强度比钢高五倍，刚度更高，而且密度只有一般钢材的四分之一。

这种优异的性能使得碳纤维成为航天航空领域中的重要材料，如制造飞机翼、导弹外壳等。

同时，碳纤维还可以用来制造汽车部件，如车身和刹车盘，以提高汽车的性能和燃油效率。

碳基复合材料是由含碳基体和碳基增强材料组成的复合材料。

它具有良好的导热性能和高温稳定性，可以在高温和极端环境下工作。

碳基复合材料通常用于制造火箭喷嘴、导弹外壳等需要耐高温和高速摩擦的部件。

此外，碳基复合材料还具有良好的耐磨性能和耐腐蚀性能，可以用于制造机械密封件和化学设备。

碳碳复合材料由碳纤维和碳基复合材料通过炭化、烧结等工艺制得。

碳纤维和碳基复合材料相结合，互补了各自的优点，形成了一种具有良好力学性能和热学性能的复合材料。

碳纤维可以增加碳基复合材料的强度和刚度，而碳基复合材料可以提高碳纤维的热传导性能和高温稳定性。

由于碳碳复合材料的优异性能，它被广泛应用于航天、航空、能源和汽车等领域。

在航天领域，碳碳复合材料可以用于制造导弹外壳、火箭喷嘴等高温高速工作的部件。

在航空领域，碳碳复合材料可以用于制造飞机翼、垂直尾翼等，提高飞机的性能和安全性。

在能源领域，碳碳复合材料可以用于制造核反应堆的导热元件，提高核反应堆的效率和安全性。

在汽车领域，碳碳复合材料可以用于制造车身和刹车盘，提高汽车的性能和燃油效率。

总之，碳碳复合材料具有优异的力学性能和热学性能，被广泛应用于航天、航空、能源和汽车等领域，对推动高科技产业的发展和提高产品性能起到了重要作用。

碳碳复合材料洛氏硬度【实用版】目录1.碳碳复合材料简介2.洛氏硬度的概念与测试方法3.碳碳复合材料的洛氏硬度测试4.碳碳复合材料的洛氏硬度与性能关系5.结论正文1.碳碳复合材料简介碳碳复合材料是由碳纤维和碳基质组成的一种高性能复合材料。

它具有高强度、高硬度、高热导率、低热膨胀系数等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、新能源等领域。

在碳碳复合材料的研究和应用中，硬度是一个非常重要的性能指标。

2.洛氏硬度的概念与测试方法洛氏硬度是一种常用的硬度测试方法，它是由美国冶金学家洛克威尔（S.P.Rockwell）于 1919 年提出的。

洛氏硬度是以压痕的深度来表示材料硬度的，它通过钢球或硬质合金球在一定的试验力下对材料进行压痕实验，然后根据压痕的深度来计算硬度。

洛氏硬度的表示方法为 HRC，其中H 表示硬度，R 表示洛克威尔，C 表示钢球。

3.碳碳复合材料的洛氏硬度测试碳碳复合材料的洛氏硬度测试通常采用钢球进行压痕实验。

测试时，将钢球压入碳碳复合材料表面，然后测量压痕的深度。

根据压痕深度和试验力，可以计算出碳碳复合材料的洛氏硬度。

碳碳复合材料的洛氏硬度一般在 20-90HRC 之间，具体数值取决于材料的成分、制备工艺和热处理条件等因素。

4.碳碳复合材料的洛氏硬度与性能关系碳碳复合材料的洛氏硬度与其性能密切相关。

一般来说，洛氏硬度越高，材料的强度、硬度和耐磨性越好。

但同时，洛氏硬度过高可能会导致材料的韧性和延展性降低，影响其使用性能。

因此，在碳碳复合材料的研究和应用中，需要根据实际需求选择合适的洛氏硬度。

5.结论碳碳复合材料是一种具有优良性能的高科技材料，其洛氏硬度是衡量其性能的重要指标。

通过对碳碳复合材料进行洛氏硬度测试，可以有效地评估其性能，为研究和应用提供依据。