碳碳復(fù)合材料的耐高溫性能

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　　碳(C)碳復(fù)合材料(Material)是碳纖維增強(qiáng)碳材料，這種材料物理性能穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動(dòng))、耐磨損（零部件失效的一種基本類型）、耐高溫、耐蠕變（creep)、耐熱振具有良好的性能，是比比較高端的耐高溫材料(非金屬化合物)。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。這種材料有一種獨(dú)有的性能是在2000攝氏度(℃)的高溫環(huán)境下，自身的力學(xué)性能不會(huì)降低（reduce)，甚至?xí)兴鰪?qiáng)。那么碳碳復(fù)合材料在高溫環(huán)境下有哪些性能呢下面新材來給大家做一下介紹。
　　所有碳(C)碳復(fù)合材料(Material)的高溫強(qiáng)度（strength)均大于室溫強(qiáng)度.但具體的變化情況(Condition)取決于材料的纖維狀態(tài)、基體結(jié)構(gòu)和熱處理(chǔ lǐ)溫度（temperature)度等。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。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。對(duì)單向談?wù)剰?fù)合材料，其強(qiáng)度在1 200℃左右達(dá)到最大，溫度繼續(xù)升高則強(qiáng)度減小。但同時(shí)能觀察到材料發(fā)生輕微的塑性變形，這從模量下降和應(yīng)變?cè)黾涌梢钥闯?。而多向碳碳?fù)合材料則能在更高溫度下保持其力學(xué)性能, 2D碳碳強(qiáng)度隨溫度的升高持續(xù)增加，模量在500-1400℃之間大幅提高，超過1400℃則變化相應(yīng)比較平緩;若用碳?xì)肿髟鰪?qiáng)體，碳碳復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量均先升后降，強(qiáng)度在2200℃左右達(dá)到最大值，模量在1700℃左右達(dá)到其峰值（peak）;3D碳碳在各向的纖維包含比重有差別，使得抗拉強(qiáng)度隨溫度的變化趨勢(shì)（trend)(variation tendency)不同，在纖維含量高的方向強(qiáng)度持續(xù)增加，超過1500℃后增加更快，而在纖維含量較低的方向強(qiáng)度則先提高，至1500℃達(dá)最大值，隨后強(qiáng)度下降。
 
　　在高溫條件下，材料(Material)力學(xué)性能的提高應(yīng)歸因于材料結(jié)構(gòu)的變化,而結(jié)構(gòu)的變化同時(shí)又影響(influence)了材料的應(yīng)力傳導(dǎo)機(jī)制,進(jìn)而改變了材料的破壞(vandalism)機(jī)理。結(jié)構(gòu)的變化主要包括(bāo kuò)兩方面，一是大缺陷的愈合，二是由于纖維、基體熱膨脹(inflate)導(dǎo)致(cause)的應(yīng)力裂紋的閉合。前者使得力學(xué)性能提高，而后者改變了材料的破壞機(jī)制。對(duì)碳碳復(fù)合材料高溫?fù)p傷的研究（research)表明，斷裂（fracture)韌度(Toughness)(即裂紋擴(kuò)展能)隨測(cè)試（TestMeasure)溫度（temperature)提高而增加,原因是高溫條件下缺陷和裂紋的閉合以及纖維與基體、基體與基體間界面結(jié)合加強(qiáng)，增加了損傷或裂紋擴(kuò)展的阻力。
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