《CC复合材料》PPT课件.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《《CC复合材料》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《CC复合材料》PPT课件.ppt(36页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 C/C复合材料复合材料l l定义: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。l lC/C复合材料发展;l lC/C复合材料的特性;l lC/C复合材料的原材料;l lC/C复合材料成型加工方法;l lC/C复合材料应用。6.1 C/C复合材料的发展复合材料的发展l l石墨: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。l lC/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)
2、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l l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。l l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,且密度仅为1.71.9。6.2 C/C复合材料的特性复合材料的特性 C/C复合材料的性能与纤维的类型、增强方向、制造条件以及基体碳的微
3、观结构等密切相关。l l力学性能l l热物理性能l l烧蚀性能l l化学稳定性 6.2.1 力学性能力学性能C/CC/C复合材料强度与组分材料性质、增强材料的复合材料强度与组分材料性质、增强材料的方向、含量以及纤维与基体界面结合程度有关;方向、含量以及纤维与基体界面结合程度有关;l l室温强度和模量室温强度和模量 一般一般C/CC/C:拉伸强度拉伸强度270GPa270GPa、弹性模量弹性模量69GPa69GPa 先进先进C/CC/C:强度强度349MPa349MPa,其中单向高强度其中单向高强度C/CC/C可可达达700MPa700MPa。(。(通用钢材强度通用钢材强度500500600MP
4、a600MPa)l l高温力学性能高温力学性能:室温强度可以保持到:室温强度可以保持到25002500,在,在10001000以上时,强度最低的以上时,强度最低的C/CC/C的比强度也较耐热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。的高温力学性能最好的材料。l l对热应力不敏感对热应力不敏感:一旦产生裂纹,不会像石墨和: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。陶瓷那样严重的力学性能损失。6.2.2 物理性能物理性能l l热膨胀性能低热膨胀性能低:常温下为:常温下为-0.4-0.41.81.8 10
5、-6/K10-6/K,仅为仅为金属材料的金属材料的1/51/51/101/10;l l导热系数高导热系数高:室温时约为:室温时约为0.380.380.45 cal/cms0.45 cal/cms(铁铁:0.130.13),当温度为),当温度为16501650时,降为时,降为0.103 0.103 cal/cmscal/cms。l l比热高比热高:其值随温度上升而增大,因而能储存大:其值随温度上升而增大,因而能储存大量的热能,室温比能约为量的热能,室温比能约为0.3 kcal/kg0.3 kcal/kg(铁铁:0.110.11),1930,1930时为时为0.5 kcal/kg0.5 kcal/
6、kg。l l密度:密度:1.71.71.91.9;l l熔点熔点:41004100。l l耐磨性:耐磨性:摩擦系数小,具有优异的耐磨擦磨损性摩擦系数小,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。能,是各种耐磨和摩擦部件的最佳候选材料。6.2.3 烧蚀性能烧蚀性能l l烧蚀性能: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。l lC/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。l l表6-1 不同材料的有效烧蚀热的比较 6
7、.2.4 化学稳定性化学稳定性l lC/C除含有少量的氢、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。l l耐腐蚀性:C/C像石墨一样具有耐酸、碱和盐的化学稳定性;l l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。6.2.5 其他性能其他性能l l生物相容性好:是人体骨骼、关节、颅盖骨补块和牙床的优良替代材料;l l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6-2 C/C与宇航级
8、石墨ATJ-S性能比较性能性能性能性能温度温度温度温度 T-50-221-44T-50-221-44ATJ-5ATJ-5X-yX-y向向向向Z Z向向向向结晶向结晶向结晶向结晶向结晶向结晶向结晶向结晶向密度密度密度密度24241.91.91.831.83拉伸强度拉伸强度拉伸强度拉伸强度/MPaMPa24242500250014014028028012612623123139.639.654.354.330.530.543.443.4抗拉模量抗拉模量抗拉模量抗拉模量/GPaGPa24242500250059.459.440.940.952.452.430.530.511.711.711.211.
9、27.87.87.47.4断裂延伸断裂延伸断裂延伸断裂延伸率率率率/%/%2424250025000.180.180.20.20.20.20.210.210.450.452.02.00.540.542.22.2抗弯强度抗弯强度抗弯强度抗弯强度/MPaMPa24242500250014214219019042.742.770.470.438.238.268.568.5T-50-221-44为三向正交细编C/C复合材料6.3 C/C用组分材料选择用组分材料选择l lC/C用碳纤维选择l lC/C的基体前驱体 6.3.1 C/C用碳纤维选择用碳纤维选择1 1)碳纤维碱金属等杂质含量越低越好)碳纤维碱
10、金属等杂质含量越低越好l lC/CC/C的一个重要用途是耐烧蚀材料,钠等碱金属是的一个重要用途是耐烧蚀材料,钠等碱金属是碳的氧化催化剂;碳的氧化催化剂;l l当当C/CC/C用来制造飞行器烧蚀部件时,飞行器飞行过用来制造飞行器烧蚀部件时,飞行器飞行过程中由于热烧蚀而在尾部形成含钠离子流,易被程中由于热烧蚀而在尾部形成含钠离子流,易被探测和跟踪探测和跟踪,突防和生存能力受到威胁。突防和生存能力受到威胁。l l制造制造C/CC/C的碳纤维碱金属含量要求的碳纤维碱金属含量要求100mg/kg100mg/kg,目目前黏胶基碳纤维和前黏胶基碳纤维和PAVPAV基碳纤维(特别是石墨纤基碳纤维(特别是石墨纤
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CC复合材料 CC 复合材料 PPT 课件
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内