c-c耐火材料课程设计
发布时间：2011-12-30 来源：文档文库
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摘 要
碳-碳（C/C）复合材料是以碳（或石墨）纤维及其织物为增强材料，以碳（或石墨）为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和膨胀系数小等一系列优异性能，碳-碳复合材料除了能保持石墨原有的优良性能外，还能克服他的缺点，大大提高了韧性和强度，降低了热膨胀系数，尤其是相对密度小，具有很强的比强度和比模量，既可作为结构材料承载重荷,又可作为功能材料发挥作用。同时，碳-碳复合材料是一种能在超高温条件下工作的高温结构材料，可以作为磨阻材料，并且产生裂痕不会像陶瓷石墨那样严重的力学性能丢失，所以在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文综述了碳-碳复合材料的性能及其在各领域的应用进展，比如在电子行业，纺织行业，汽车行业领域的应用，并对碳/碳复合材料的制备工艺进行了设计。
关键词 碳-碳，复合材料，制备原理，工艺设计
1 前言
九十年代以来，由于高技术的发展、武器系统的激烈竞争，使传统材料与设计要求之间的差距越来越大，就是某些高性能复合材料，如金属基复合材料、 陶瓷基复合材料、树脂基复合材料都难以满足未来武器系统的需求，更不用说传统的金属、合金和陶瓷材料。碳-碳(C/C复合材料，即以碳纤维(简称CF 增强碳基体所组成的复合材料，不仅具有高比强度等良好的结构性能，而且具有耐热、绝热、吸附、超导、耐磨等优异的功能特性，是最有发展前途的高技术新材料之一。
2 C/C复合材料的性能及应用
2.1 C/C复合材料的性能
C/C复合材料是指以CF作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。C/C复合材料是新材料领域中重点研究和开发的一种新型超高温材料，它具有以下显著特点： ① 密度小 (<2.0g/cm，仅为镍基高温合金1/4 ，陶瓷材料的1/2，这一点对许多结构或装要求轻型化至关重要。② 高温力学性能极佳，随着温度升高 (可达2200℃，其强度不仅不降低，甚至比在室温时还高，这是其它结构材料所无法比拟的。③ 抗烧蚀性能良好，烧蚀均匀，可以用于高于3000 ℃的高温，短时间烧蚀的环境中，如航天工业使用的火箭发动机喷管，喉衬等，具有无与伦比的优越性。④ 摩擦磨损性能优异，其摩擦系数小，性能稳定，是各种耐磨和摩擦部件的最佳候选材料。⑤ 具有其它复合材料的特征，如高强度、高模量、高疲劳度和蠕变性能等[1]。
三种不同碳-碳复合材料的抗拉强度，抗弯强度和短粱剪切强度见表（2.1）。表中： P C/C- 平纹碳布碳-碳复合材料 S C/C- 分散碳布(Spread fabric碳-碳复合材料 U C/C- 单向0/90/碳-碳复合材料 由表(2.1）可见S C/C碳-碳复合材料具有较好的性能，抗拉强度达到523 MPa ，抗弯强度约300MPa，比平纹碳布碳-碳复合材料PC/C抗拉强度提高69％，抗弯强度提高68％。
碳-碳复合材料在300MPa、1600℃和1800℃下保持70h并不发生断裂破坏，而应变则由0.19％增加到0.38％，经1600℃、70h后，碳-碳复合材料的抗拉强
度从室温523MPa增加到620 MPa ,抗拉模量由191GPa增加到235GPa。经1800℃、70h后，抗拉强度下降到520MPa左右，抗拉模量增加到约290GPa在2000℃下碳-碳复合材料的断裂应变为1.84％，而在2200℃下断裂应变急剧增加到6.23％， 2200℃下断裂应变是室温下的10倍[2]。 表（2.1） 三种不同碳-碳复合材料的性能
材料 