复合材料第9章-碳碳复合材料ppt课件.ppt

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1、2022-6-59.1碳/碳复合材料9.1 碳/碳复合材料简介v定义：碳定义：碳/碳复合材料是指以碳纤维作为增强碳复合材料是指以碳纤维作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。体，以碳作为基体的一类复合材料。v性质：密度低、高比强度，比模量高、热传导性质：密度低、高比强度，比模量高、热传导性低、热膨胀系数断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀。性低、热膨胀系数断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀。对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能，是所有已知材料中耐高温性最好的材料。能，是所有已知材料中耐高温性最好的材料。2022-6-5 物理性能物理性能v碳碳/碳复合材料在高温热处理后的

2、化学成分碳复合材料在高温热处理后的化学成分, 碳元素碳元素高于高于99%, 像石墨一样像石墨一样, 具有耐酸、碱和盐的化学具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。其比热容大稳定性。其比热容大, 热导率随石墨化程度的提高热导率随石墨化程度的提高而增大而增大, 线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。2022-6-5v热学及烧蚀性能热学及烧蚀性能v碳碳/碳复合材料导热性能好、热膨胀系数低碳复合材料导热性能好、热膨胀系数低, 因而因而热冲击能力很强热冲击能力很强, 不仅可用于高温环境不仅可用于高温环境, 而且适合而且适合温度急剧变化的场合。其比热容高温度急剧变化的场合。其比热

3、容高, 这对于飞机这对于飞机刹车等需要吸收大量能量的应用场合非常有利。刹车等需要吸收大量能量的应用场合非常有利。因此可以被用作航天航空材料和刹车片材料。因此可以被用作航天航空材料和刹车片材料。2022-6-5 摩擦磨损性能摩擦磨损性能v碳碳/碳复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结碳复合材料中碳纤维的微观组织为乱层石墨结构构, 其摩擦系数比石墨高其摩擦系数比石墨高, 特别是它的高温性能特特别是它的高温性能特点点, 在高速高能量条件下摩擦升温高达在高速高能量条件下摩擦升温高达1000 C 以以上时上时, 其摩擦性能仍然保持平稳其摩擦性能仍然保持平稳, 因此可用作刹车因此可用作刹车片材料。片材料。

4、2022-6-5力学性能力学性能v碳碳/碳复合材料的力学性能主要取决于碳纤维的种碳复合材料的力学性能主要取决于碳纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。单向增强的碳类、取向、含量和制备工艺等。单向增强的碳/碳碳复合材料复合材料, 沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直沿碳纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。碳方向高出几十倍。碳/碳复合材料的高强高模特性碳复合材料的高强高模特性来自碳纤维来自碳纤维, 随着温度的升高随着温度的升高, 碳碳/碳复合材料的强碳复合材料的强度不仅不会降低度不仅不会降低, 而且比室温下的强度还要高。而且比室温下的强度还要高。是由碳纤维或各种碳织物增强碳，或石是由碳纤维或各种

5、碳织物增强碳，或石墨化的脂碳（沥青）以及化学气相沉积（墨化的脂碳（沥青）以及化学气相沉积（CVD）碳所）碳所形成的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料。形成的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料。v碳碳/碳复合材料由三种不同组分构成，即碳复合材料由三种不同组分构成，即、和和。由于它几乎完全是由元素碳组成，故能。由于它几乎完全是由元素碳组成，故能承受承受极高的温度极高的温度和和极大的加热速率极大的加热速率。v通过碳纤维适当的取向增强，可得到通过碳纤维适当的取向增强，可得到力学性能优良力学性能优良的的材料，在高温时这种性能保持不变甚至某些性能指标有材料，在高温时这种性能保持不变甚至某些性能指标

6、有所提高。所提高。 v碳碳/ /碳复合材料碳复合材料抗热冲击抗热冲击和和抗热导能力抗热导能力极强，且具有极强，且具有一定的一定的化学惰性化学惰性。 v碳碳/ /碳复合材料的发展主要受宇航工业发展的影响。它碳复合材料的发展主要受宇航工业发展的影响。它具有具有、和和等一些列优点，被认为是一种高性能的烧蚀等一些列优点，被认为是一种高性能的烧蚀材料。材料。碳/碳复合材料可以作为导弹的鼻锥，烧蚀率低且烧蚀均匀，从而提高导弹的突防能力和命中率。v碳碳/ /碳复合材料还具有优异的碳复合材料还具有优异的和和，使其在使其在飞机刹车片和轴承飞机刹车片和轴承等方面得到了应用；它也可以等方面得到了应用；它也可以作为作

7、为飞机的刹车盘飞机的刹车盘。C/C在航天领域中的应用在航天领域中的应用C/C作为刹车盘作为刹车盘v碳与碳与，再加上碳，再加上碳/ /碳复合材料碳复合材料的的，使之适宜制成生物构件插入到活的生，使之适宜制成生物构件插入到活的生物机体内作整形材料，如物机体内作整形材料，如人造骨骼人造骨骼、心脏瓣膜心脏瓣膜等。等。人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人造骨骼关节人造骨骼关节v鉴于碳/碳复合材料具有系列优异性能，它们在宇宙飞船、人造卫星、航天飞机、导弹、原子能、航空以及一般工业部门中得到了日益广泛的应用。v今后，随着生产技术的革新，产量进一步扩大，廉价沥青基碳纤维的开发及复合工艺的改进，碳/碳复合材料将会有更大的

8、发展。2022-6-5碳化碳化短纤维与沥短纤维与沥青或青或 树脂树脂混合物混合物预浸物预浸物CVD渗透渗透石墨化石墨化碳碳/碳复合材料碳复合材料热压成型热压成型浸渍树脂戍浸渍树脂戍沥青沥青碳纤维成型物碳纤维成型物.碳纤维成碳纤维成型物型物石墨化的碳石墨化的碳/碳碳复合材料复合材料v碳碳/碳复合材料的成型加工方法很多，其各种工艺过碳复合材料的成型加工方法很多，其各种工艺过程大致可归纳为如图所示的三种方法。程大致可归纳为如图所示的三种方法。2022-6-5v碳化（carbonization） 将上述成形物在隔绝空气下热分解为碳和其他产物。v石墨化：利用热活化将热力学不稳定的炭原子实现由乱层结构向石

9、墨晶体结构的有 序转化。 碳元素其外部电子结构有两种:一种是Sp3杂化轨道，金刚石结构 ,C一C 间为 键。一种是SP2杂化,形成石墨片状结构,同一层中C一C 为键层与层之间是键。 键很短很强，键长约0.142nm 结合力很强，键相对较弱。2022-6-5由上可知：v键很短很强，键相对较弱。因而导致了石墨碳具有各向异性，但沿层面方向具有优异的电、热和力学性能，通常情况下由于键较弱,往往导致层与层间的堆垛不规则或无序，形成多晶碳。v由于石墨碳的优异性能源于其有序的结构,因而将无序结构转变为有序结构是碳/ 碳复合材料制造与应用中非常关键。往往采用热处理等他能量输入的方法进行石墨化转变。2022-6

10、-5 在沉碳和浸渍树脂或沥青之前，增强碳纤维或其在沉碳和浸渍树脂或沥青之前，增强碳纤维或其织物应预先成型为一种坯体。坯体可通过织物应预先成型为一种坯体。坯体可通过、或或喷射成型喷射成型、以及以及等方法制得。等方法制得。多向织物是研究的的重点，目前以三向织物为主，三向织物的细编程度越高，碳/碳复合材料的性能也就越好。v碳纤维长丝或带缠绕碳纤维长丝或带缠绕方法，可根据不同的要求和用方法，可根据不同的要求和用途选择适宜的缠绕方法。途选择适宜的缠绕方法。2022-6-52D 生产成本低生产成本低在平行于布层的方在平行于布层的方向拉伸强度较高容向拉伸强度较高容易制成大尺寸形状易制成大尺寸形状复杂的部件复

11、杂的部件3D 及多向编织具及多向编织具有更好的结构完整有更好的结构完整性和各向同性性和各向同性v碳毡碳毡可由人造丝毡碳化或聚丙烯腈预氧化、碳化后可由人造丝毡碳化或聚丙烯腈预氧化、碳化后制得。碳毡叠层后，可以碳纤维在制得。碳毡叠层后，可以碳纤维在X、Y、Z的方向的方向三向增强，制得三向增强毡，如下图所示。三向增强，制得三向增强毡，如下图所示。v喷射成型喷射成型是把切断的碳纤维是把切断的碳纤维 (约为约为0.025mm) 配制成配制成碳纤维碳纤维-树脂树脂-稀释剂的混合物，然后用喷枪将此混合稀释剂的混合物，然后用喷枪将此混合物喷涂到芯模上使其成型。物喷涂到芯模上使其成型。v用碳布或石墨纤维布叠层后

12、进行针刺，可用空心细用碳布或石墨纤维布叠层后进行针刺，可用空心细颈金属棒引纱。下图是颈金属棒引纱。下图是AVCD公司编织的坯体。公司编织的坯体。v在坯体的研制中，发展的重点是多向织物，如三向在坯体的研制中，发展的重点是多向织物，如三向、四向、五向或七向等，目前是以三向织物为主。、四向、五向或七向等，目前是以三向织物为主。 碳纤维从碳纤维从X、Y、Z三个方三个方向互成向互成90正交排列，三个方向正交排列，三个方向的纱线并不交织，的纱线并不交织，X和和Y方向方向的纱线交替的叠层，的纱线交替的叠层，Z方向的方向的纱线起增强作用。因此纱线起增强作用。因此XYZ方方向的纱线并没有交织点，只有向的纱线并没

13、有交织点，只有重合点，可充分发挥织物里每重合点，可充分发挥织物里每个纤维的力学性能。个纤维的力学性能。v三维织物研究的重点在三维织物研究的重点在细编织细编织及其工艺、各向纤维及其工艺、各向纤维的排列对材料的影响等方面。的排列对材料的影响等方面。v三向织物的细编程度越高，碳三向织物的细编程度越高，碳/碳复合材料的性能越碳复合材料的性能越好，尤其是作为耐烧蚀材料更是如此。细编程度常用好，尤其是作为耐烧蚀材料更是如此。细编程度常用织物的正向间距大小来衡量。织物的正向间距大小来衡量。，。v在三向编织的基础上，对四向和七向编织物也进行在三向编织的基础上，对四向和七向编织物也进行了研究，四向织物是在相应于

14、立方体的四个长对角了研究，四向织物是在相应于立方体的四个长对角线方向上进行编织，由于编织方向增多，改善了三线方向上进行编织，由于编织方向增多，改善了三向织物的非轴线方向的性能，使材料的各部分性能向织物的非轴线方向的性能，使材料的各部分性能超于平衡，提高了强度（主要是剪切强度），降低超于平衡，提高了强度（主要是剪切强度），降低了材料的热膨胀系数。了材料的热膨胀系数。碳碳/ /碳复合材料的碳基体有：碳复合材料的碳基体有：-合成树脂或沥青经碳化和石墨化而得合成树脂或沥青经碳化和石墨化而得-由烃类气体的气相沉积而成由烃类气体的气相沉积而成 基体碳可通过化学气相沉积或浸渍高分子聚合物碳化来获得。可归结为

15、以下几方面：可归结为以下几方面： （1）把来源于煤焦油和石油的熔融沥青在加热条件下把来源于煤焦油和石油的熔融沥青在加热条件下浸渍到碳浸渍到碳/石墨纤维结构中去，随后进行热解和再浸渍。石墨纤维结构中去，随后进行热解和再浸渍。 （2）已知有些树脂基体在热解后具有很高的焦化强已知有些树脂基体在热解后具有很高的焦化强度，热解后的产物能够很有效地渗入较厚的纤维结构，度，热解后的产物能够很有效地渗入较厚的纤维结构，热解后必须进行再浸渍再热解，如此反复若干次。热解后必须进行再浸渍再热解，如此反复若干次。 （3）通过气相（通常是用烷和氧气，有时还有少量通过气相（通常是用烷和氧气，有时还有少量氢气）化学沉淀法在

16、热的基质材料（如碳氢气）化学沉淀法在热的基质材料（如碳/石墨纤维）上石墨纤维）上形成高强度热解石墨。也可以把气相化学沉积法和上述形成高强度热解石墨。也可以把气相化学沉积法和上述两种工艺结合起来以提高碳两种工艺结合起来以提高碳/碳复合材料的物料性能。碳复合材料的物料性能。 （4）把由上述方法制备的但仍然是多孔状的碳把由上述方法制备的但仍然是多孔状的碳/碳碳复合材料在能够形成耐热结构的液态单体中浸渍，是复合材料在能够形成耐热结构的液态单体中浸渍，是又一种精制方法，可选用的这类单体很有限，但是由又一种精制方法，可选用的这类单体很有限，但是由四乙烯基硅酸盐和强无机酸盐催化剂组成的渗透液将四乙烯基硅酸盐

17、和强无机酸盐催化剂组成的渗透液将会产生具有良好耐热性的硅会产生具有良好耐热性的硅-氧网路。硅树脂也可以起氧网路。硅树脂也可以起到同样的作用。到同样的作用。v用煤焦油沥青浸渍碳用煤焦油沥青浸渍碳/石墨纤维可得碳石墨纤维可得碳/碳复合材料。碳复合材料。目前已设计了一种目前已设计了一种（简称（简称HPIC）来提高碳来提高碳/碳复合材料的致密程度。碳复合材料的致密程度。v工艺要点是：在热压罐中以大约工艺要点是：在热压罐中以大约100MPa压力下浸渍压力下浸渍复合材料，工艺周期如下图所示：复合材料，工艺周期如下图所示： 以以300C/h 的升温速率从室温升到的升温速率从室温升到600C以以20C/h 的

18、升温速率从的升温速率从600C升到升到1000C以以70C/h 的升温速率从的升温速率从1000C升到升到2500C以以100C/h 的升温速率从的升温速率从2500C升到升到2700C + （025C）在在2700C + （025C）下浸渍）下浸渍30min冷却并卸压冷却并卸压 在碳在碳/石墨纤维结构中浸渍热解后的树脂基体，碳石墨纤维结构中浸渍热解后的树脂基体，碳/石墨纤维增强树脂在随后的再浸渍和再热解中会流下越石墨纤维增强树脂在随后的再浸渍和再热解中会流下越来越多的焦化沉淀物。这样石墨纤维周围会出现一层碳来越多的焦化沉淀物。这样石墨纤维周围会出现一层碳素物质，从而形成碳素物质，从而形成碳/

19、碳复合材料。碳复合材料。v 采用合成树脂制备碳采用合成树脂制备碳/碳复合材料的原因：碳复合材料的原因： 在工艺低温度和低压力下具有低粘度这点上，合成在工艺低温度和低压力下具有低粘度这点上，合成树脂比石油或煤焦油沥青强树脂比石油或煤焦油沥青强 合成树脂的纯度比天然产物高，化学结构更容易鉴合成树脂的纯度比天然产物高，化学结构更容易鉴定，沥青的成分常随产地和提炼方法而异。定，沥青的成分常随产地和提炼方法而异。 比较容易得到含碳量高的树脂体系，并可能转化为比较容易得到含碳量高的树脂体系，并可能转化为耐高温的碳素产物。耐高温的碳素产物。 CVD可以用来代替碳可以用来代替碳/石墨纤维浸渍沥青或合成树脂石墨

20、纤维浸渍沥青或合成树脂基体的工艺过程，也可以在碳基体的工艺过程，也可以在碳/石墨纤维浸渍基体之外再石墨纤维浸渍基体之外再用用CVD处理。处理。v 将甲烷之类的烃类气体混合氢、氩之类的载气于将甲烷之类的烃类气体混合氢、氩之类的载气于10001100C进行热分解，在坯体的空隙中沉碳（如图进行热分解，在坯体的空隙中沉碳（如图所示）。所示）。v在沉碳之前，含碳气体中先生成一些活性基团，然在沉碳之前，含碳气体中先生成一些活性基团，然后与胚体纤维的表面接触进行沉碳。后与胚体纤维的表面接触进行沉碳。v为了得到致密的碳为了得到致密的碳/碳复合材料，在沉积过程中必须碳复合材料，在沉积过程中必须让这些活性集团扩散

21、到坯体的空隙内部，如果含碳气让这些活性集团扩散到坯体的空隙内部，如果含碳气体在通过坯体之前生成的活性基团的速度太快，则容体在通过坯体之前生成的活性基团的速度太快，则容易形成表面涂层，这对进一步渗透到内部不利，有碍易形成表面涂层，这对进一步渗透到内部不利，有碍于内部沉碳。于内部沉碳。（简称（简称PC）和）和是在是在1100C左右碳源左右碳源蒸气经热解而沉积在基质材料上的碳质的总称。蒸气经热解而沉积在基质材料上的碳质的总称。（简称（简称PG）由碳氢化合物气体在）由碳氢化合物气体在17502250C沉积的碳，沉积的碳，PG的电性能、热性能和力学性的电性能、热性能和力学性能是各向异性的，随测方向而变化

22、。能是各向异性的，随测方向而变化。vCVD技术的通用性是显而易见的，这反映在多种多样技术的通用性是显而易见的，这反映在多种多样的产物上面，例如，除了的产物上面，例如，除了热解石墨热解石墨以外，还有钛、硅和以外，还有钛、硅和硼的碳化物。硅和钛的硼化物，都能利用硼的碳化物。硅和钛的硼化物，都能利用CVD技术来大技术来大幅度地提高碳幅度地提高碳/碳复合材料的物理性能。碳复合材料的物理性能。 根据实际操作情况，目前化学气相沉积基体碳主要采用四种方法，即、和：是将坯体放在恒温的空间里（是将坯体放在恒温的空间里（950 1150C），），在适当低的压力在适当低的压力(0.1320KPa）下让烃类气体在坯体

23、表）下让烃类气体在坯体表面流过，其部分含碳气体扩散到坯体孔隙内产生热解面流过，其部分含碳气体扩散到坯体孔隙内产生热解碳，沉碳速率（碳，沉碳速率（2.626cm/h）取决于气体的扩散速率。）取决于气体的扩散速率。此法渗透时间长，每一周需此法渗透时间长，每一周需50120h，由于靠近坯体表，由于靠近坯体表面的孔优先被填充，生成硬壳，故在渗透过程中要进行面的孔优先被填充，生成硬壳，故在渗透过程中要进行机械加工将其硬壳层除去，然后再继续沉碳。图机械加工将其硬壳层除去，然后再继续沉碳。图9-表示表示材料的密度和结构材料的密度和结构与与沉积温度沉积温度和和压力压力之间有一定的关系。之间有一定的关系。 温度

24、、压力、气流和炉子的几何形状都会影响热解温度、压力、气流和炉子的几何形状都会影响热解碳和热解石墨的沉积速率。此外，还要采用适当的工艺碳和热解石墨的沉积速率。此外，还要采用适当的工艺措施以避免造成乌黑多灰的各向同性碳，因为这种碳不措施以避免造成乌黑多灰的各向同性碳，因为这种碳不易石墨化。易石墨化。与均热流类似，其过程也受气体扩散所支与均热流类似，其过程也受气体扩散所支配，但因炉压较高，铅坯体厚度方向可形成一定的温差，配，但因炉压较高，铅坯体厚度方向可形成一定的温差，图图9-48是这类沉积的一例。是这类沉积的一例。此法此法沉积周期短沉积周期短，制品密度高制品密度高，性能比均热法更好性能比均热法更好

25、。存在的问。存在的问题是重复性差，不能在同一时题是重复性差，不能在同一时间内加工不同的坯体和多个坯间内加工不同的坯体和多个坯体，坯体的形状也不能太复杂。体，坯体的形状也不能太复杂。是在沿坯体厚度方向造成一定的压力差，反是在沿坯体厚度方向造成一定的压力差，反应气体被强行通过多孔坯体，如图应气体被强行通过多孔坯体，如图4-49所示。所示。此法此法沉积速度快沉积速度快，渗透渗透时间较短时间较短，沉积的碳也沉积的碳也较均匀较均匀，适用于外部透，适用于外部透气性低的部件。由于易气性低的部件。由于易生成表面硬层，在沉积生成表面硬层，在沉积过程中需要中间加工。过程中需要中间加工。抽真空过程中有利于气体反应产

26、物的排除。由于它能抽真空过程中有利于气体反应产物的排除。由于它能增加渗透深度，故适宜制造不透气的石墨材料。增加渗透深度，故适宜制造不透气的石墨材料。是一种改进了的均热法，在沉积过程中利用脉是一种改进了的均热法，在沉积过程中利用脉冲阀交替的充气和抽真空，图冲阀交替的充气和抽真空，图4-50为此法的示意图。为此法的示意图。 化学气相沉积法工艺简单沉积过程中纤维不受损伤，制品的结构较均匀和完整，故致密性好，强度高。为了满足各种使用的需要，制品的密度和密度梯度也能够加以控制，所以此法近年来发展较快。2022-6-53.3.碳/碳复合材料存在的不足v高温氧化性气氛下极易氧化高温氧化性气氛下极易氧化v碳复

27、合材料生产的成本较高大碳复合材料生产的成本较高大v尺寸制造工艺也有待提高尺寸制造工艺也有待提高2022-6-54.碳/碳复合材料应用明显看出，对碳材料的需求逐年增加C/CC/C复合材料应用领域介绍复合材料应用领域介绍优良的耐热性能及低重量，可作为金属热处理过程中的工具，如烧制垫板，料盒，以及高温炉内耐温材料。可以提高成品率及生产效率根据先进的制造技术，制造出的优良的耐磨产品，可用作夹具，刹车片，火车导电架的滑板等等。C/C复合材料和 C/CMC产品集质量轻，耐热好，热膨胀小，高强度，高弹性等优点于一身，可满足产业界多种多样的需要。耐热材料领域摩擦材料领域高机械性能领域C/C复合材料C/C金属复

28、合材料 耐热材料领域耐热材料领域产品在20002500下生产而成，遇热变形的状况不会发生。 同时，为了使产品达到更好的耐热冲击性，产品经过了反复的热处理。 产品的密度为1.61.7g/cm3, 产品重量是耐热钢的1/4。 因为碳素纤维经过强化处理，强度是原来石墨材料的35倍，产品掉落也不会产生损伤。 耐热材料领域耐热材料领域- -工业炉零件工业炉零件炉子模型风扇加热器料盒炉体隔热护板料架炉床耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料v炉床v风扇v加热体v炉体v承重板v保温材v保护用异形板v螺栓，螺母，垫片耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -炉床炉床C/C复合材料的炉床，与原

29、来的石墨材料相比，因为材料本身的强度增大，可以减少材料的使用量，以减轻炉内重量。因此，C/C材料的采用可以大幅增加炉内需要处理材料的重量，增加生产量，可以提高产品的生产率。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -风扇风扇热处理炉生产部门需要选择很多的标准品。C/C复合材料的风扇，与原来的不锈钢风扇相比，由于没有热变形带来的困扰，所以不需要维修。又因为C/C复合材料质量轻，强度高的特点，可以大大减轻发动机的负担。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -加热体加热体与原来的石墨材料相比，C/C复合材料的加热体具有“高强度，高弹性”的特点。又因为C/C复合材料经过了炭素化处理

30、，有着良好的加工性能。因此，用C/C复合材料可以相对应的制作出尺寸大，厚度薄的各种尺寸的加热体。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -炉体炉体根据C/C符合材料具有“质量轻，强度高，没有热变性”的特性，可以制作出热处理炉的炉体部分。产品与原来石墨材质的炉体相比，由于产品本身强度大，可以采用更少的材料；从而减轻重量。并且增加了热效率性能，提高了生产效率。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -承重板承重板辊辊 棒：棒：高温炉运输高温炉运输用连接板：用连接板：l连续高温炉的设计和制造一般都会采用标准品。当炉内运送重物时，一般会采用薄钢板。lC/C复合材料与耐热刚质辊棒相比

31、，C/C耐热性能高，不需要进行水冷，可以提高炉内的保温性，可以避免水冷系统漏水。lC/C材料几乎没有热变性，可以大幅降低维修的次数，提高生产效率。lC/C辊棒本身质量轻，能够减少炉内2050%的能量损耗。l连续高温炉在设计和制造使更多的选择并使用标准品。l与耐热刚的联接板不同，C/C的联接板没有热变性，使用寿命长，可以降低托盘的更换频率，减少驴子维修次数，提高生产效率。l此外，由于托盘本身重量的降低，保温性能的提高，降低了搬送设备的负荷，并且大幅降低了能源损耗。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -保温材保温材板材主要用于炉内对保温材料的保护。延长保温材料的使用寿命，减少保温材的

32、更换频率，并减少维修的次数。此外，如图所示，产品可以折弯，所以在圆形炉里面的使用也是可以实现的。板材详细尺寸见物理性能。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -保护用异形板保护用异形板为了满足保温材不同形状的需求，我们特意制作了不同形状的角型板。(L型，U型，H型)产品可以保护保温材料的边角部分，增加强度。U型，H型角板具体尺寸见“物理性能”L L型：型：U U型：型：h h型：型：耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -保护用异形板保护用异形板C/C复合材料的螺栓螺母可以在2000高温下使用产品具有石墨的“没有热变形”的优点，而且可以多次使用没有热损伤，且容易移动。也

33、可以根据客户的不同要求生产不同尺寸的产品。全螺产品及一些标准螺栓都有库存，如有需要，可即刻按照需求交货。耐热材料领域耐热材料领域- -炉内材料炉内材料- -垫片垫片根据独有的弹簧技术，生产出含螺纹垫片产品。它可以在高温下仍然保持弹簧的特性，因此适用于加热体的端部以及减轻螺栓的受力的部位。耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料v料架v料盒v夹具v弹簧v玻璃生产线用部件耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料- -料架料架CFC产品与原来的耐热钢托盘料架相比，具有质量轻，无变形的优点；且具有比石墨材料强度高的优点。因此，CFC的托盘料架自身的重量也可以得到减轻。根据上述的优点，CFC

34、材料在所有的热处理环境下，都可以发挥其优异的性能，包括脱蜡，金属热处理，粉末冶金等各样条件下均可使用。CFC产品在生产设备里面的应用，可以减轻托盘和承载框的重量，因此可以提高生产能力，减少操作时间，并且可以节省能源；另外，由于不需要反复操作，可以延长产品的使用寿命。此外，由于热处理的使用条件各不相同，还需要客户根据各自的使用情况选择合适的产品。耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料- -料盒料盒耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料- -夹具夹具对于脱蜡行业，扩散结合行业，以及金属热处理行业来说，为了使产品得到最佳效果，产品夹具的改良成为一个大的课题。C/C材料本身热变形小，可

35、以在热处理条件下多次使用，而且具有比耐热钢质量轻的优点。除此高温下的优异性能之外，产品与我公司独资研发的弹簧产品配套使用，可以给夹具带来一定的使用保护，从而可以提高生产能力，并且提高可操作性。耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料- -弹簧弹簧独有的弹簧产品保持了C/C材料耐高温，可反复使用的优良特性。同时，产品在具有高硬度，高韧性的基础上，还有着良好的耐磨耗性，耐触摸性等，因此在很多行业有着广泛的应用。耐热材料领域耐热材料领域- -炉外材料炉外材料- -玻璃生产线用部件玻璃生产线用部件产品可以应用于玻璃瓶的搬运生产线。产品具有良好的耐热冲击性，且强度大，在高速搬运的生产线上，不会产生

36、断裂现象。产品具有碳素材料的耐磨耗性，自润滑性，这使其寿命延长，减少了更换，维修的频率。产品与原来的碳素材料的高强度相当，但耐热冲击性更好，不会产生破损，安装和取出都很方便。产品具有高强度，还有优异的加工性能，因此加工出各种各样的形状。在玻璃瓶搬运中，可以帮助整列排放。C/C材料做成的堆放条即使在温度很高的情况下，也不会产生热变形。可以大幅降低堆放条的更换和维修次数。可以制作长度达到3米以上的产品。摩擦材料领域摩擦材料领域大大小小摩擦系数摩擦系数滑动停止应用实例应用实例螺旋桨翼，叶片滑板轴承工业用离合器工业用制动器汽车用离合器，限滑差速器LSD汽车用制动器，闸 摩擦材料领域摩擦材料领域-C/C

37、-C/C摩擦材料的特征摩擦材料的特征使用经过强化的碳纤维制成，强度是其它粉末烧结而成的石墨材料的35倍6. 6. 高强度高强度强化碳纤维相当于铁（密度：7.8g/cm3)等金属密度的1/4 1/55. 5. 低密度低密度密度1.7g/cm3可以根据具体使用摩擦环境设计相应的材料4. 4. 耐损耗性耐损耗性根据摩擦混境设计材料在干燥的环境下，不需要油脂或者润滑剂就可以达到润滑的效果3. 3. 自润滑性无摩擦自润滑性无摩擦碳素特有的性能-自润滑性可以消除摩擦产生热量导致的产品变形问题2. 2. 尺寸变形尺度小尺寸变形尺度小热膨胀系数 01(10-6/)可以在树脂和金属材料都不能使用的温度趋于使用此

38、产品1. 1. 耐热度高耐热度高耐热度100%相当于碳素制品高机械性能领域高机械性能领域高机械性能高机械性能C/C材料介绍：材料介绍：以前，机械领域的部件多用陶瓷、铝，CFRP等材料制备，随着该行业的快速大型化，高速化的发展，对于材料的轻量化和耐热性提出了更高的要求。为了满足客户的需求，因此提出了高性能C/C材料。高性能高性能C/CC/C材料的特征：材料的特征：重量轻高弹性低热膨胀高刚度和韧性高耐热冲击性高机械性能领域高机械性能领域- -物理性能参数与用途物理性能参数与用途特性项目特性项目标准标准级级高弹性高弹性级级铝铝( (参考比参考比较较) )密度 (g/cm3)1.651.653.95抗

39、弯强度 (MPa)150250379弹性模量(GPa)80200370比刚性 (106m)4.912.39.7热膨胀系数(10-6/)01018.2特性项目特性项目C/C-AlC/C-CuC/C-SiC复合金属AlCuSi密度 (g/cm3)2.12.62.1抗弯强度 (MPa)210300150弹性模量(GPa)805550C/C-Al：与铝复合而成，可实现产品的轻质量，高强度，高韧性的特点使用举例：机器人材料，运送托盘C/C-Cu：与铜复合而成，产品有导电性的同时，具有高强度以及碳素材料的摩擦性使用举例：机车导电架接触板、摩擦电器零件C/C-SiC：与硅复合而成，硅与碳素反映形成SiC，使

40、产品的耐酸化性和耐摩擦性得到提升使用举例：汽车用摩擦材料，轴承高弹性高弹性C/CC/C材料的物理特性：材料的物理特性：C/CMCC/CMC材材料料的物理特性的物理特性： C/CMC材是C/C复合材料与各种金属复合后材料。 也可对清洁室用碳素材料（玻璃炭），树脂材料（含氟树脂），金属材料（镀镍）等进行表面涂层处理。C/CMCC/CMC材的主要用途：材的主要用途：高机械性能领域高机械性能领域- -应用举例应用举例v 耐热盘v 承载盘v 吸附平台v 辊棒v 电极材料v 机械臂v 机械手v 保温筒v 耐热垫板高机械性能领域高机械性能领域- -液晶制造装置用耐热盘液晶制造装置用耐热盘液晶玻璃基板附着的过

41、程中，升温加压时使用为了防止处理过程中表面附着灰尘，请仅可能在清洁室完成加工。尺寸：1150135050 (mm)无论升温还是冷却过程中，耐热盘具有优良的热传导性和耐持久性能。为了防止镀镍过程中表面附着灰尘，请尽可能在清洁室完成加工。高机械性能领域高机械性能领域- -液晶制造装置用运送托盘液晶制造装置用运送托盘加热的液晶玻璃基板在不同生产部门的运送过程中使用。产品具有优良的热稳定性，热传导性和耐久性。为了防止处理过程中表面附着灰尘，请仅可能在清洁室完成加工。尺寸：130015005(mm)高机械性能领域高机械性能领域- -液晶制造装置用吸附平台液晶制造装置用吸附平台产品作为研磨过程中的吸附平台

42、使用C/C具有优良的加热性能，导电性能，以及防静电的特质。因此，加热，吸附，加压可以同时完成，可使所有的基板一次结合。高机械性能领域高机械性能领域- -操作手辊棒操作手辊棒在量产的连续性设备里面使用。产品具有高韧性和优异的耐热冲击性，所以在急冷积热的过程中也不会有影响。尺寸：6012508 (mm)高机械性能领域高机械性能领域- -液晶制造装置用机械臂液晶制造装置用机械臂在液晶玻璃搬运过程中可使用机械臂。运用产品的优良的耐热性，质量轻和高弹新的特点。高机械性能领域高机械性能领域- -半导体制造装置用机械手半导体制造装置用机械手与以前的铝基陶瓷比较，产品具有质量轻，加工型能耗，耐热冲击性优异的优

43、点。高机械性能领域高机械性能领域- -半导体制造设备用保温筒半导体制造设备用保温筒用作直拉硅晶体炉里面的保温筒。使用了产品的高强度而且可使尺寸更大，壁厚更小尺寸: 558 550776 (mm)高机械性能领域高机械性能领域- -耐热垫板耐热垫板在大型品成型时使用。产品的低热膨胀性使其可以在精密成型时使用。高机械性能领域高机械性能领域- -电极材电极材由于C/C具有良好的耐腐蚀性，所以可以应用在腐蚀的环境中。而且产品同时可以实现强度高，厚度更小，质量更轻的特点。使用使用C/CC/C材料所带来的节能案例材料所带来的节能案例v 日本的某一家工厂（钎焊汽车散热器机件）原来有2条生产线。为了提高生产能力，工厂考虑再增加1条生产线。同时将石墨料架材质改为C/C，发现能提高生产效率。v 工厂计算了一下，生产效率的提高幅度。发现如果2条生产线都改成C/C能够将生产效率提高到大约1.5倍。v 原来有2条生产线，提高到1.5倍，得到了增加新的1条线一样的效果，所以工厂决定不再增加生产线，节省了新的厂房和生产线的上十亿日元的建设费用。生产效率的提高带来了工厂总产量的提高！v 工厂将全部料架改成C/C以后，又发现耗电量的大幅度降低，大约降到了一半！v 工厂节省了厂房投资，又节约了电费，反而得到了产量的提高，工厂一共所享受的经济利益是无法想象的！