碳纤维复合材料讲义.ppt

:具有耐高温、抗热震、导热好、弹性模量高、耐磨、化学惰性以及强度随温度升高而增加等性能,是优异的适合于惰性气体环境和烧蚀环境的高温材料。但韧性差,对裂纹敏感。C/C复合材料:以碳纤维增强碳基体的C/C复合材料。它除能保持碳(石墨)原来的优良性能外,又能克服它的缺点,大大提高了韧性和强度,降低了热膨胀系数,尤其是因为相对密度小,具有很高的比强度和比模量。材料的发展与需求相联系耐烧蚀材料需求:飞船返回舱和航天飞机的鼻嘴最高温度分别为1800℃和1650℃。C/C具有高烧蚀热、低的烧蚀率、抗热冲击和超热环境下具有高强度等优点。可耐受10000℃的驻点温度,在非氧化环境下可保持在2000℃以上。是再入环境中高性能的理想烧蚀材料。高温耐磨材料需求:C/C是唯一能在极高温度下使用的摩阻材料,~。、增强方向、制造条件以及基体碳的微观结构等密切相关。、增强材料的方向、含量以及纤维与基体界面结合程度有关;室温强度和模量一般C/C:拉伸强度>270GPa、弹性模量>69GPa先进C/C:强度>349MPa,其中单向高强度C/C可达700MPa。(通用钢材强度500~600MPa)高温力学性能:室温强度可以保持到2500℃,在1000℃以上时,强度最低的C/C的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高,是当今在太空环境下使用的高温力学性能最好的材料。对热应力不敏感:一旦产生裂纹,不会像石墨和陶瓷那样严重的力学性能损失。:常温下为-~×10-6/K,仅为金属材料的1/5~1/10;导热系数高:~·s·℃(铁:),当温度为1650℃时,·s·℃。比热高:其值随温度上升而增大,因而能储存大量的热能,·℃(铁:),1930℃·℃。密度:<~;熔点:4100℃。耐磨性:摩擦系数小,具有优异的耐磨擦磨损性能,是各种耐磨和摩擦部件的最佳候选材料。:在高温高压气流冲刷下,通过材料发生的热解、气化、融化、升华、辐射等物理和化学过程,将材料表面的质量迁移带走大量的热量,达到耐高温的目的。C/C的升华温度高达3600℃,在这样的高温度下,通过表面升华、辐射除去大量热量,使传递到材料内部的热量相应地减少。表6-、氮和微量金属元素外,几乎99%以上都是元素C,因此它具有和C一样的化学稳定性。耐腐蚀性:C/C像石墨一样具有耐酸、碱和盐的化学稳定性;氧化性能:C/C在常温下不与氧作用,开始氧化温度为400℃,高于600℃会严重氧化。提高其耐氧化性方法—成型时加入抗氧化物质或表面加碳化硅涂层。:是人体骨骼、关节、颅盖骨补块和牙床的优良替代材料;安全性和可靠性高:若用于飞机,其可靠性为传统材料的数十倍。飞机用铝合金构件从产生裂纹至破断的时间是1mim,而C/C是51mim。表6-2C/C与宇航级石墨ATJ-S性能比较T-50-221-44为三向正交细编C/C复合材料