碳碳復(fù)合材料的制備工藝有哪些?
碳碳復(fù)合資料的制備工藝首要有兩種辦法:化學(xué)氣相法(CVD或CVl)和液相浸漬一碳化法。前者是以有機(jī)低分子氣體為前驅(qū)體,后者是以熱塑性樹脂(石油瀝青、煤瀝青、中間相瀝青)或熱固性樹脂(呋喃、糠醛、酚醛樹脂)為基體前驅(qū)體,這些原料在高溫下發(fā)生一系列雜亂化學(xué)變化而轉(zhuǎn)化為基體碳。為了得到更好的細(xì)密化作用,通常將化學(xué)氣相法和液相浸漬一碳化法進(jìn)行復(fù)合細(xì)密化,得到具有抱負(fù)密度的碳碳復(fù)合資料。
1、化學(xué)氣相法
化學(xué)氣相法(cVD或cVI)是直接在坯體孔內(nèi)堆積碳,以達(dá)到填孔和增密的目的。沉碳易石墨化,且與纖維之間的物理兼容性好,而且不會(huì)像浸漬法那樣在再碳化時(shí)產(chǎn)生縮短,而這種辦法的物理機(jī)械陛能比較好。但在cVD過程中,如果碳在坯體外表堆積就會(huì)阻止氣體向內(nèi)部孔的分散。關(guān)于外表堆積的碳使用機(jī)械的辦法除去,再進(jìn)行新一輪堆積。關(guān)于厚制品,CVD法也存在著必定的困難,而且這種辦法的周期也很長。
2、液相浸漬法一碳化法
液相浸漬法相對而言設(shè)備比較簡單,而且這種辦法適用性也比較廣泛,所以液相浸漬法是制備碳碳復(fù)合資料的一個(gè)重要辦法。它是將碳纖維制成的預(yù)成型體浸入液態(tài)的浸漬劑中,通過加壓使浸漬劑充沛滲入到預(yù)成型體的空隙中,再通過固化、碳化、石墨化等一系列過程的循環(huán),最終得到碳碳復(fù)合資料。它的缺陷是要通過重復(fù)多次浸漬、碳化的循環(huán)才能達(dá)到密度要求。液相浸漬法中浸漬劑的組成和結(jié)構(gòu)十分重要,它不只影響細(xì)密化效率,而且也影響制品的機(jī)械功用和物理功用。進(jìn)步浸漬劑碳化收率,下降浸漬劑的黏度一直是液相浸漬法制備碳碳復(fù)合資料所要處理的重點(diǎn)課題之一。浸漬劑的高黏度和低碳化收率是現(xiàn)在碳碳復(fù)合資料本錢較高的重要原因之一。進(jìn)步浸漬劑的功用不只能進(jìn)步碳碳復(fù)合資料的生產(chǎn)效率,下降其本錢,也可進(jìn)步碳碳復(fù)合資料的各種功用。碳碳復(fù)合資料的抗氧化處理碳纖維在空氣中,于360℃開端氧化,石墨纖維要略好于碳纖維,其開端氧化的溫度為420℃,碳碳復(fù)合資料的氧化溫度為450℃左右。碳碳復(fù)合資料在高溫氧化性氣氛下極易氧化,而且氧化速率隨著溫度的升高敏捷增大,若無抗氧化辦法,在高溫氧化環(huán)境中長時(shí)刻使用碳碳復(fù)合資料必將引起災(zāi)難性后果。因而,碳碳復(fù)合資料的抗氧化處理已成為其制備工藝中不可缺少的組成部分。從抗氧化技能的途徑上看,可分為內(nèi)部抗氧化技能和抗氧化涂層技能。
碳碳復(fù)合資料的首要兩大使用領(lǐng)域碳碳復(fù)合資料作為優(yōu)異的熱結(jié)構(gòu)、功用一體化工程資料,自1958年誕生以來,在軍工方面得到了長足的開展,其中最重要的用途是用于制作導(dǎo)彈的彈頭部件。因?yàn)槠淠透邷亍⒛Σ列院茫F(xiàn)在已廣泛用于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、飛機(jī)及賽車的剎車設(shè)備、熱元件和機(jī)械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件等。

