C_C复合材料与金属材料的热压连接

复合材料热压成型工艺
首先，原材料的准备是复合材料热压成型的第一步。

在这一步中，需
要准备复合材料的基材和增强材料。

基材可以是金属、塑料、陶瓷等材料，而增强材料通常是纤维、颗粒或薄膜等形式的材料。

根据实际需要，还可
以在基材和增强材料中添加填料、粘合剂、添加剂等组分以调整复合材料
的性能。

接下来是材料堆叠。

堆叠的方式有两种，一种是交替堆叠，即将基材
和增强材料按照一定的顺序交替叠放；另一种是单向堆叠，即将基材和增
强材料按照同一方向叠放。

堆叠的次序和方式对复合材料的性能有重要影响，需要根据实际需要进行调整和选择。

然后是热压成型。

在这一步中，将堆叠好的复合材料放入热压机中进
行加热和压制。

热压的温度和压力是关键参数，需要根据复合材料和产品
要求进行调整。

通常情况下，热压温度会使材料软化或熔化，使得基材与
增强材料更好地结合在一起，并形成所需的形状和结构。

最后是后处理。

在完成热压成型后，需要对产品进行后处理以获得最
终的性能和外观。

后处理的方式有很多种，如固化、切割、修整、表面处
理等。

这些后处理操作的目的是进一步改善产品的性能和质量，以满足实
际需求。

总结起来，复合材料热压成型工艺是一项将不同材料进行复合的工艺，通过原材料准备、材料堆叠、热压成型和后处理等环节，可以获得具有特
定功能和性能的材料。

这种工艺具有广泛的应用前景，在航空航天、汽车、电子、建筑等领域有着重要的意义。

碳/碳复合材料摘要：C/ C 复合材料是目前新材料领域重点研究和开发的一种新型超高温热结构材料, 密度小、比强度大、线膨胀系数低( 仅为金属的1/ 5~ 1/ 10) 、热导率高、耐烧蚀、耐磨性能良好。

特别是C/ C 复合材料在1 000℃~ 2 300℃时强度随温度升高而升高, 是理想的航空航天及其它工业领域的高温材料[ 1~ 7]。

C/ C 复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。

它和其它高性能复合材料相同,是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构, 不同之处是增强相和基体相均由具有特殊性能的纯碳组成[8.9]。

关键词：C/C复合材料发展高性能成型加工化学沉积航空航天易氧化1.碳/碳复合材料的发展C/C复合材料的首次出现是于1958年在Chance Vought航空公司实验室偶然得到的，当测定C纤维在一有机基体复合材料中的含量时，由于实验过程中的失误，有机基体没有被氧化，反而被热解，得到了C基体，结果发现这种复合材料具有结构特征，因而C/C复合材料就诞生了。

C/C复合材料技术在最初十年间发展的很慢，到六十年代末期，才开始发展成为工程材料中新的一员，自七十年代，在美国和欧洲得到很大发展，推出了C 纤维多向编织技术，高压液相浸渍工艺及化学气相浸渍法（CVI），有效地得到高密度的C/C复合材料，为其制造、批量生产和应用开辟了广阔的前景。

八十年代以来，C/C复合材料的研究极为活跃，前苏联、日本等国也都进去这一先进领域，在提高性能、快速致密化工艺研究及扩大应用等方面取得很大进展。

2.碳/碳复合材料的特征C/ C 复合材料具有低密度、高强度、高比模、低烧蚀率、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、不放气、在2 000℃以内强度和模量随温度升高而增加、良好的抗疲劳性能、优异的摩擦磨损性能和生物相容性( 组织成分及力学性能上均相容) 、对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能[10.11]，尤其是C /C 复合材料强度随温度的升高不降反升的独特性能，使其作为高性能发动机热端部件和使用于高超声速飞行器热防护系统具有其它材料难以比拟的优势［12］。

综述随着科学技术的发展，对材料的要求越来越高，单一组份的材料往往不能满足需要，而多组份的复合材料则显现出其优越性]1[。

铜基复合材料不仅具有高强度和与纯铜相媲美的导电性和导热性，而且还有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力，是一种在宇宙，电子，电器和微电机等高科技导电节能领域具有广泛应用前景的新型材料]3,2[。

随着机械，电子工业的发展，对这类高强度，高导电复合材料的需求越来越迫切。

现有的铜基复合材料大致可分为连续纤维增强铜基复合材料和非连续增强铜基复合材料]4[。

C-Cu复合材料（即：碳纤维—铜复合材料）是一种新型功能材料，它除f了具有一定强度，刚度外还，还具有导电导热性能好，热膨胀系数小，摩擦系数小，磨损率等许多优异性能，可用作低电压，大电流电机及特殊电机的电刷材料、耐磨材料及电力半导体支持电极材料、集成电路散热材料等]5,2[。

1.1 C-Cu复合材料的简介fC-Cu复合材料具有导电导热性能好，摩擦系数小，磨损率低等优点，作f为新功能材料，一直受到广泛关注。

早期碳纤维铜基复合材料可以追溯到本世纪30年代初，即采用Cu粉和石墨粉用粉末冶金方法制成，被应用于电气领域的铜—石墨材料。

随着碳纤维工业的发展，碳纤维和石墨纤维成为理想的增强材料，60年代开始了碳纤维和石墨纤维增强铜基复合材料的研究，主要是经表面预处理的碳纤维切碎后与铜粉混合，球磨，然后采用冷压烧结或热压扩散烧结制备碳纤维铜基复合材料。

进入70年代，为了改善Cu基体与碳增强体的润湿性及界面结构，广泛开展了碳增强体的表面涂层研究，在碳增强体表面分别获得单一金属，双金属及金属化合物涂层。

同时，制备工艺的研究更趋多元化，连续碳纤维和石墨纤维增强体铜基符合材料得到了发展]7,6[。

70年代末，国内有关科研机构和高等院校相续展开了碳纤维铜基符合材料的实验研究，并取得了重要进展。

纵观碳纤维铜基复合材料的发展过程，其研究工作主要集中在基体合金化，碳增强体的表面处理与界面结构、制备工艺、物理力学性能等方面。

复合材料连接方法复合材料是一种由两种或两种以上的不同材料组成的材料，具有优异的力学性能和热学性能。

在工程实践中，复合材料广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。

复合材料连接方法是确保复合材料结构稳固和性能可靠的关键，下面将重点介绍几种常见的复合材料连接方法。

1. 引进式连接方法引进式连接方法是将金属、陶瓷或其他材料引入复合材料中，通过机械连接或者粘接连接的方式实现连接。

引进式连接方法适用于大部分复合材料，具有较好的速度和效率。

根据连接材料的不同，引进式连接方法可以进一步分为机械连接和粘接连接。

机械连接是将金属或其他材料制成螺栓、钉子等形状，将其插入预留的孔洞中，通过螺纹或者固定件将复合材料连接在一起。

机械连接具有较高的连接强度和刚性，但容易产生应力集中。

粘接连接是通过将两种不同材料的接触面涂覆粘合剂，通过化学反应或者物理吸附的方式将其连接在一起。

粘接连接具有较好的连接质量和耐腐蚀性能，但连接效率较低。

2. 纤维增强复合材料皮肤粘结方案纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）连接是一种常见的复合材料连接方法。

其中，皮肤粘结是一种常用的FRP连接方法，适用于复合材料板的连接。

皮肤粘结方法通过使用粘合剂将两个FRP板连接在一起，使其形成一个整体结构。

皮肤粘结方法能够充分发挥FRP材料的优点，在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。

皮肤粘结连接方法的关键是选择合适的粘合剂。

通常使用的粘合剂包括环氧树脂、聚氨酯等。

粘合剂的选择应考虑到被连接材料的性能要求、工作环境的要求以及工艺可行性等因素。

在进行皮肤粘结连接时，需要注意粘合面的处理，包括去除油污、灰尘和其他杂质，以确保粘合面的光洁度和粘合剂的附着性能。

3. 热固性复合材料连接方法热固性复合材料连接方法是通过热处理的方式将两个或多个热固性复合材料连接在一起。

热固性复合材料一般由纤维增强树脂及硬化剂组成，通过加热硬化剂，使其在一定温度下产生交联反应，从而形成坚固的连接。

复合材料热压成型工艺
复合材料热压成型是一种常见的制备复合材料的工艺。

该工艺通常用于制备热固性树脂基复合材料，包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。

具体的工艺步骤如下：
1. 准备材料：选择适当的树脂基质和纤维增强材料，并将其切割成适当的尺寸和形状。

2. 制备预浸料：将树脂基质浸渍到纤维增强材料中，使其充分浸润，并去除多余的树脂。

3. 配置层次结构：将预浸料按照设计要求层叠在一起，形成所需的复合材料结构。

4. 热压成型：将层叠好的预浸料放入预热的模具中，并施加压力和温度。

树脂基质将在高温下熔融，并在压力下浸润纤维增强材料，形成固化的复合材料。

5. 固化处理：在一定的时间和温度条件下，保持压力和温度，使树脂基质充分固化。

6. 冷却和脱模：待复合材料固化后，缓慢冷却至室温，并从模具中取出。

复合材料热压成型工艺具有工艺稳定、成型精度高、产品性能
优良等优点。

它广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

专利名称：一种碳-碳复合材料与金属零件的连接结构专利类型：实用新型专利
发明人：董耀军,崔鹏飞,崔品
申请号：CN201420683079.8
申请日：20141114
公开号：CN204226356U
公开日：
20150325
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型是一种碳-碳复合材料与金属零件的连接结构，包括碳-碳复合材料部件(1)，金属转换支架(3)，用于将金属转换支架(3)固定在碳-碳复合材料部件(1)上的金属螺钉(6)，碳-碳复合材料部件(1)安装面上的钢丝螺套安装孔(2)，钢丝螺套安装孔(2)内的钢丝螺套，金属螺钉(6)依次穿过弹簧垫圈(5)、平垫圈(4)、金属转接支架(3)，与钢丝螺套连接。

本实用新型所述的连接结构使碳-碳复合材料成功实现了与金属零件的高可靠性连接，且可实现反复拆卸，解决了碳-碳复合材料表面设备安装连接强度可靠性较低且无法反复拆装的难题。

申请人：北京临近空间飞行器系统工程研究所,中国运载火箭技术研究院
地址：100076 北京市丰台区南大红门路1号
国籍：CN
代理机构：核工业专利中心
代理人：高尚梅
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