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碳/碳复合材料-工作温度

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-13热度:

复合材料主要有树脂基、金属基、陶瓷基和碳基复合材料4类,其中树脂基复合材料的应用已较为成熟,而非树脂基复合材料则在航空耐热构件等方面有着广阔的应用前景。
国外已将金属基复合材料用于发动机的压气机和风扇叶片。

而关键的高温部件则只能采用陶瓷基复合材料和碳纤维增强碳基复合材料(碳/碳复合材料)o前者的工作温度可高达l 650Y以上,而碳/碳复合材料是工作温度超过2删℃的唯一候选材料。
可以说碳/碳复合材料是先进复合材料的典型代表,是新材料技术的集中体现。几十年来,世界碳/碳复合材料研究高潮迭起,应用范围不断扩大,激起了人们高涨的研究热情。

碳/碳复合材料白1958年诞生后,因其超常品质、卓越性能及巨大潜力而得以迅猛发展。
碳/碳复合材料的发展是与碳纤维的发展息息相关的。
由最初的粘胶基碳纤维,到20世纪60年代初期和末期聚丙烯脂(趴N)基碳纤维和沥青基碳纤维的先后问世及迅速产业化,其性能大大提高,价格则大幅度降低。
碳纤维的发展带动了碳/碳复合材料的发展。

近20年来,碳/碳复合材料进展神速,其制备技术和抗氧化研究等方面取得了丰硕成果。
多维整体编织技术使碳/碳复合材料潜能的发挥成为可能,除一维、二维外,现在还可以提供三维多向碳纤维预制体。
碳/碳复合材料作为抗烧蚀材料和高速制动摩擦材料,早已成功地应用于航天航空领域。
而将其作为高温时使用的热结构材料运用于航空发动机热端部件,则正是目前研究和发展的重要方面。国外已将碳/碳复合材料喷嘴、鱼鳞片、喷油杆等零部件运用于F100、幻影2000飞机发动机。

由于碳/碳复合材料的军事背景,世界各发达国家均斥巨资进行碳/碳复合材料的研制。
其研制与应用具有高度机密性,因而碳/碳复合材料的研究发展只能走以自力更生为主的道路。
我国白20世纪70年代初期开始跟踪碳/碳复合材料研究以来,取得了长足进展,标志性的成果为“高性能碳/碳航空制动材料的制备技术”。
目前,国际上使用的航空刹车副有金属盘和碳/碳盘两种,碳/碳复合材料质量轻、性能好、耐高温、寿命长,代表了当今航空制动材料的发展方向。

20世纪80年代中期,美、英、法三国已经技术成熟,并生产该材料。
从1986年开始,我国中南大学开展了高性能碳/碳航空制动材料的研究,发现了原子有序排列的微气氛控制和制动过程摩擦膜形成机理,采用先进的定向流热梯度式碳原子沉淀技术等,成功开发了我国航空航天事业急需的高性能碳/碳航空制动材料。

与国外同类产品相比,我国白行研制成功的碳/碳刹车副,使用强度提高30%,耐磨性提高10%,综合成本降低21%。
该成果获得了2删年国家技术发明一等奖。
此外,我国还将碳/碳复合材料用于热防护材料(导弹头及机翼前缘等)和烧蚀材料(尾喷管、喉衬)等。

综合来看,我国碳/碳复合材料技术的研究正在前进,前期的工作主要集中在材料制备工艺、抗烧蚀性能及抗氧化涂层等方面,而对其材料的内在本质结构、关键力学性能,尤其是高温强度等方面则研究不足。

碳/碳复合材料作为一种特殊的复合材料,其增强纤维及母体材料前驱体均是有机物,而最终的碳/碳复合材料则为无机非金属材料。
其中,极为复杂的加热变化过程及漫长反复的工艺流程,使得碳/碳复合材料结构呈现出多样化过程和不确定性。
这些都需要研究人员共同努力工作来解决!


碳/碳复合材料-工作温度第1张图

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