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碳碳復(fù)合材料(Material)是由碳纖維增強(qiáng)碳基體制備的碳基復(fù)合材料。其最早產(chǎn)生可以追溯(trace back)到1881年愛迪生為了提高燈絲壽命(lifetime)將碳絲在氫氣中加熱形成裂解碳,共同組成碳碳復(fù)合材料雛形(prototype)。現(xiàn)代意義上的碳碳復(fù)合材料是由美國(guó)的Chance Vought航空公司在測(cè)定碳纖維增強(qiáng)酚(phenol)醛(aldehyde)基復(fù)合材料中碳纖維包含比重,由于實(shí)驗(yàn)(experiment)失誤,聚合物沒有被氧化(oxidation)而是被碳化了,意外得到碳基體。該公司對(duì)其進(jìn)行分析(Analyse)和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所得的纖維增強(qiáng)碳基體復(fù)合材料具有一系列優(yōu)異的性能是一種新型結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。從此復(fù)合材料家族又增添了新成員。根據(jù)碳碳復(fù)合材料的用途不同的碳纖維和碳基體用于制備碳碳復(fù)合材料。制備碳碳復(fù)合材料的碳纖維有:粘膠基碳纖維、瀝青基碳纖維、聚丙烯晴基(PAN)碳纖維等。碳基體不同包括(bāo kuò):樹脂(Resin)碳、瀝青碳和熱解碳等。
123456 碳碳復(fù)合材料(Material)具有一些獨(dú)特(釋義:特有的、特別的)的優(yōu)點(diǎn) :
( 1 )密度較低,其密度一般小于2g/m³。
(2)熔點(diǎn)比較高,其可承受2000℃的高溫而不融化,也是現(xiàn)今惰性環(huán)境下高溫力學(xué)性能最好的材料。
(3)力學(xué)性能好,在惰性條件下,碳(C)碳復(fù)合材料(Material)的強(qiáng)度(strength)隨溫度(temperature)的升高而不斷增加。至1200℃時(shí)強(qiáng)度最大值,然后逐漸降低,至2000℃時(shí),強(qiáng)度與室溫強(qiáng)度接近,2000℃以后,強(qiáng)度逐漸降低,塑性增加。
(4)摩擦系數(shù)小,其存在石墨(化學(xué)式C )微晶,耐摩擦性能優(yōu)異。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環(huán)境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。
內(nèi)容來自123456 (5)熱膨脹(inflate)系數(shù)低,這是因?yàn)樘继挤喜牧?Material)耐高溫的特性。
碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱耍饲笆澜缟咸祭w維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)),對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
(6)比強(qiáng)度(strength)、模量高。由于其低密度、強(qiáng)度特別高的、高模量。因此其比強(qiáng)度、比模量高,符合現(xiàn)代結(jié)構(gòu)或裝備(Equipment)材料輕型化要求。
(7)優(yōu)異的抗燒蝕性能。碳碳復(fù)合材料(Material)是一種升華(sublimation)一輻射(Radiation)型燒蝕材料,被燒蝕時(shí)吸收的熱量(Heat)高,向周圍輻射的熱流大,燒蝕均勻(jūn yún)。因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)使得碳碳材料在軍事領(lǐng)域航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
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