碳碳复合材料是一种由碳纤维及其织物作为增强体,以碳作为基体,通过一系列复杂的工艺最终制成的复合材料。它们具有高强度、高刚度、高密度、耐高温、抗腐蚀、抗热震性等特性,因此在多个领域有着广泛的应用。以下是碳碳复合材料的一些主要应用和制备方法:
应用领域
航空航天
制造飞机和火箭的发动机部件。
高温排气系统。
化工
制造反应器、蒸馏塔和管道等设备。
汽车
制造高性能车辆的部件,如刹车片、气瓶等。
体育器材
制造高尔夫球杆、弓箭等器材。
核能
制造核反应堆的密封件和热交换器等部件。
冶金工业
制作石墨坩埚和钢锭的保护剂。
电气工业
制作电极、刷子、碳棒、碳管等。
机械行业
作为耐磨润滑材料。
制备方法
预制体成型
通过模压、针织、编织等方法将炭纤维制成二维、三维甚至多维的增强体。
坯体致密化
化学气相沉积(CVD)法:使用含碳气体作为前驱体,在高温下裂解并沉积炭。
液相浸渍/炭化法:将碳纤维预成型体浸入液态浸渍剂中,通过加压、固化、碳化和石墨化处理等步骤达到致密化目的。
石墨化处理
通过高温处理使炭纤维和基体炭的相结构从乱层堆垛结构向石墨结构转变,从而提高材料的力学性能和导电性能。
后处理
后处理包括去除表面硬壳、机械加工等,以确保复合材料的性能达到最佳。
建议
在选择碳碳复合材料时,应根据具体应用需求考虑其性能特点,如耐高温、抗腐蚀等。
制备过程中要注意控制工艺参数,如温度、压力和时间,以确保复合材料的性能达到预期。
对于特定的应用,如核反应堆密封件,还需考虑材料的安全性和可靠性。
通过以上信息,可以根据具体需求选择合适的碳碳复合材料及其应用方法。