碳纤维复合材料精选课件.ppt

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1、关关于于碳纤维复碳纤维复合材料合材料第一页，本课件共有12页一一一一 定定定定义义义义 碳/碳复合材料是复合材料的一种,它是以碳为基体,由碳纤维或其制品(碳毡或碳布)增强的复合材料.第二页，本课件共有12页二二二二 性能性能性能性能 它兼有碳的惰性和碳纤维的高强度,具有良好的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、磨擦减振特性及热、电传导特性等特点.而且,其质轻,比强度和比弹性模量都很高,更重要的是这种材料随着温度的升高(可达2 200)其强度不降低,甚至比室温条件下还高。第三页，本课件共有12页三三三三 制制制制备备备备工工工工艺艺艺艺制备碳/碳复合材料主要步骤为:预制体成型 致密化处理 最终高温热处理

2、第四页，本课件共有12页3.13.1 预预制体成型制体成型 在在进进行行预预制体成型前制体成型前,根据所根据所设计复设计复合材料的合材料的应应用和工作用和工作环环境境来选择来选择纤维种类纤维种类和和编织编织方式方式.例如例如 ,对对重要的重要的结构选结构选用高强度、用高强度、高模量高模量纤维纤维.对对要求要求导热导热系系数数低的低的则选则选用低模用低模量炭量炭纤维纤维 ,如粘如粘胶胶基炭基炭纤维纤维 成型方法成型方法为为用短用短纤维纤维增强增强:(1):(1)压滤压滤法法;(2);(2)喷喷涂法涂法;(3);(3)热压热压法法;(4);(4)浇浇注法注法 用用连续长纤维连续长纤维增强增强:(1

3、):(1)预预浸布浸布层压层压、铺压铺压、缠绕缠绕等做成等做成层压层压板、板、回回转转体和体和异异形薄壁形薄壁结构结构;(2);(2)编织编织技技术术.第五页，本课件共有12页3.23.2致密化处理 成型后的预制体含有许多孔隙,密度也低,不能直接应用,须将炭沉积于预制体,填满其孔隙,才能成为真正的结构致密、性能优良的碳/碳复合材料,此即致密化过程.传统的致密化工艺大体分为液相浸渍和化学气相沉积(CVI)两种.第六页，本课件共有12页3.33.3液相浸渍工艺 液相浸渍工艺一般在常压或减压下进行.重复浸渍 炭化 石墨化,达到致密预制体.此工艺存在问题是:(1)工艺繁复、周期长、效率低;(2)液体难

4、以浸渍到预制体微孔中;(3)有些浸渍液在常压和减压下炭化收率低,必须加压(4)有些浸渍液炭化时粘附性过好,易于阻塞气孔口,难 以达到致密要求,如树脂第七页，本课件共有12页 化学气相沉积(Chemical Vapor Infiltration,简称 CVI)工艺.有的文献称化学气相沉积工艺是最早采用的一种致密化方法,其工艺过程如图2所示.主要原理是利用碳氢化合物气体在高温下分解并沉积炭于预制体.与液相浸渍工艺相比,化学气相沉积工艺不仅过程便于精确控制,而且所制备的材料还具有结构均匀、完整、致密性好、石墨化程度高等优点.目前国外主要用等温 CVI法生产碳/碳复合材料刹车盘.3.43.4第八页，本

5、课件共有12页常规化学气相沉积方工艺(等温法)仍有许多不足:由于受到气相扩散速率和表面反应速率的制约,在一个较窄的工艺条件下进行.因此,对沉积炭显微组织的选择余地有限,得到的通常为光滑层(S L)组织,要想提高沉积炭温度,以得到粗糙层(RL)炭,则又易形成表面的气孔堵死,以及表层和里层的密度差提高6.同时,等温 CVI制备碳/碳复合材料周期长(约 1 000-1 500 h)、原料气利用率低(5%),需要数次石墨化和机加工,需用大量高能耗的贵重设备,成本很高3.43.4第九页，本课件共有12页第十页，本课件共有12页(1)因其良好的生物相容性,在生物医学方面,可作人体骨骼的替代材料,比如人工髋关节、膝关节、牙根等.(2)汽车、赛车的制动系统.(3)在核反应堆中制造无线电频率限幅器.(4)利用其高导电率和很高尺寸稳定性,制造卫星通讯抛物面无线电天线反射器.(5)用碳/碳复合材料代替石棉制造熔融玻璃的滑道,其寿命可提高100倍以上.(6)制作高温紧固件.在700 以上,金属紧固件强度很低,而碳/碳复合材料在高温下呈现优异承载能力,可作高温下使用的螺栓、螺母、垫片等.四四 发发展展趋势趋势及及应应用用第十一页，本课件共有12页感感谢谢大大家家观观看看第十二页，本课件共有12页