了解C/C復合(he)材料的(de)制(zhi)備(bei)以及用(yong)途(tu)

     C／C復合(he)材料是指以(yi)碳(tan)纖(xian)維(wei)作(zuo)為(wei)增(zeng)強體，以碳(tan)作(zuo)為(wei)基(ji)體的(de)壹類復合(he)材料。作(zuo)為(wei)增(zeng)強體的(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)可(ke)用(yong)多種形式和種類，既(ji)可(ke)以用(yong)短(duan)切(qie)纖(xian)維(wei)，也可(ke)以用(yong)連(lian)續(xu)長纖(xian)維(wei)及編(bian)織(zhi)物(wu)。各種類型的(de)碳(tan)纖(xian)維(wei)都(dou)可(ke)用(yong)於(yu)C／C復合(he)材料的(de)增(zeng)強體。碳基(ji)體(ti)可(ke)以是通(tong)過(guo)化學氣相(xiang)沈(chen)積(ji)制備(bei)的(de)熱(re)解碳，也(ye)可(ke)以是高分(fen)子(zi)材(cai)料熱解形成的(de)固(gu)體(ti)碳(tan)。C／C復合(he)材料作(zuo)為(wei)碳(tan)纖(xian)維(wei)復合(he)材料家族的(de)壹個(ge)重要成(cheng)員(yuan)，具(ju)有密(mi)度低(di)、高比(bi)強度比(bi)模量(liang)、高熱傳導性、低熱膨脹(zhang)系數(shu)、斷裂(lie)韌(ren)性好(hao)、耐(nai)磨(mo)、耐(nai)燒蝕(shi)等(deng)特(te)點，尤(you)其(qi)是其(qi)強度隨著(zhe)溫(wen)度的(de)升(sheng)高，不僅(jin)不會降低反而(er)還(hai)可(ke)能升(sheng)高，它是所(suo)有(you)已(yi)知材(cai)料中耐(nai)高溫(wen)性最(zui)好(hao)的(de)材(cai)料。因而(er)它(ta)廣(guang)泛地應(ying)用(yong)於(yu)航天、航空(kong)、核(he)能、化工、醫(yi)用(yong)等(deng)各(ge)個(ge)領域。

     C／C復合(he)材料的(de)制(zhi)備(bei)工藝主(zhu)要有(you)兩種方(fang)法(fa)：化學氣相(xiang)法(fa)(CVD或(huo)CVl)和液(ye)相(xiang)浸漬(zi)壹碳(tan)化法(fa)。前(qian)者(zhe)是以(yi)有(you)機(ji)低分(fen)子(zi)氣(qi)體(ti)為(wei)前(qian)驅體(ti)，後(hou)者(zhe)是以(yi)熱(re)塑(su)性樹脂(zhi)(石油瀝(li)青、煤瀝(li)青、中間(jian)相(xiang)瀝(li)青)或(huo)熱固(gu)性樹脂(zhi)(呋(fu)喃、糠醛、酚醛(quan)樹脂(zhi))為(wei)基(ji)體前驅體(ti)，這(zhe)些原(yuan)料在高溫(wen)下發(fa)生(sheng)壹系(xi)列復雜化學變(bian)化而(er)轉化為(wei)基(ji)體碳。為(wei)了得(de)到更(geng)好(hao)的(de)致(zhi)密(mi)化效果(guo)，通(tong)常(chang)將(jiang)化學氣相(xiang)法(fa)和液(ye)相(xiang)浸漬(zi)壹碳(tan)化法(fa)進(jin)行(xing)復合(he)致(zhi)密(mi)化，得(de)到具(ju)有理想(xiang)密(mi)度的(de)C／C復合(he)材料。

1、化學氣相(xiang)法(fa)

   化學氣相(xiang)法(fa)(cVD或(huo)cVI)是直(zhi)接(jie)在(zai)坯體(ti)孔(kong)內沈(chen)積(ji)碳，以(yi)達到填(tian)孔(kong)和增(zeng)密(mi)的(de)目(mu)的(de)。沈(chen)碳易(yi)石墨化，且與纖(xian)維(wei)之間(jian)的(de)物(wu)理兼容(rong)性好(hao)，而(er)且不會像浸漬(zi)法(fa)那樣(yang)在(zai)再(zai)碳化時產生(sheng)收縮(suo)，而(er)這(zhe)種方(fang)法(fa)的(de)物(wu)理機械(xie)陛(bi)能比(bi)較好(hao)。但在cVD過(guo)程中，如(ru)果(guo)碳(tan)在(zai)坯(pi)體表(biao)面(mian)沈(chen)積(ji)就會阻(zu)止氣(qi)體向(xiang)內部孔(kong)的(de)擴(kuo)散。對於表(biao)面(mian)沈(chen)積(ji)的(de)碳(tan)應(ying)用(yong)機(ji)械(xie)的(de)方(fang)法(fa)除(chu)去(qu)，再(zai)進行(xing)新(xin)壹輪(lun)沈(chen)積(ji)。對於(yu)厚制(zhi)品，CVD法(fa)也(ye)存在著壹定(ding)的(de)困難，而(er)且這(zhe)種方(fang)法(fa)的(de)周(zhou)期也很長。

2、液相(xiang)浸漬(zi)法(fa)壹碳(tan)化法(fa)

   液(ye)相(xiang)浸漬(zi)法(fa)相(xiang)對而(er)言(yan)設(she)備(bei)比(bi)較簡(jian)單(dan)，而(er)且這(zhe)種方(fang)法(fa)適(shi)用(yong)性也比(bi)較廣泛(fan)，所(suo)以(yi)液(ye)相(xiang)浸漬(zi)法(fa)是制(zhi)備(bei)C／C復合(he)材料的(de)壹個(ge)重要方(fang)法(fa)。它(ta)是將(jiang)碳(tan)纖(xian)維(wei)制成(cheng)的(de)預(yu)成(cheng)型體浸入(ru)液態(tai)的(de)浸(jin)漬(zi)劑中，通(tong)過(guo)加壓使(shi)浸漬(zi)劑充(chong)分(fen)滲入(ru)到預(yu)成(cheng)型體的(de)空(kong)隙(xi)中，再(zai)通過(guo)固化、碳化、石墨化等(deng)壹系(xi)列過(guo)程的(de)循環，最(zui)終得(de)到C／C復合(he)材料。它的(de)缺(que)點是要(yao)經(jing)過(guo)反復多次浸(jin)漬(zi)、碳化的(de)循環才能達到密(mi)度要(yao)求。液(ye)相(xiang)浸漬(zi)法(fa)中浸(jin)漬(zi)劑的(de)組(zu)成(cheng)和結(jie)構(gou)十分(fen)重要，它(ta)不(bu)僅(jin)影響致(zhi)密(mi)化效率，而(er)且也影(ying)響制品的(de)機(ji)械(xie)性能和物(wu)理性能。提(ti)高浸漬(zi)劑碳(tan)化收率，降低浸(jin)漬(zi)劑的(de)黏(nian)度(du)壹直(zhi)是液(ye)相(xiang)浸漬(zi)法(fa)制(zhi)備(bei)C／C復合(he)材料所(suo)要(yao)解決(jue)的(de)重點課(ke)題(ti)之(zhi)壹。浸(jin)漬(zi)劑的(de)高黏(nian)度(du)和低(di)碳(tan)化收率是目(mu)前C／C復合(he)材料成本(ben)較高的(de)重要原(yuan)因(yin)之(zhi)壹。提(ti)高浸漬(zi)劑的(de)性能不(bu)僅(jin)能提(ti)高C／C復合(he)材料的(de)生(sheng)產效率，降低其(qi)成本(ben)，也(ye)可(ke)提高C／C復合(he)材料的(de)各(ge)種性能。C／C復合(he)材料的(de)抗氧化處(chu)理(li)碳(tan)纖(xian)維(wei)在空(kong)氣中，於(yu)360℃開始氧化，石墨纖(xian)維(wei)要略(lve)好(hao)於碳(tan)纖(xian)維(wei)，其(qi)開始氧化的(de)溫(wen)度為(wei)420℃，C／C復合(he)材料的(de)氧(yang)化溫(wen)度為(wei)450℃左右(you)。C／C復合(he)材料在高溫(wen)氧化性氣氛(fen)下極易(yi)氧化，並(bing)且氧化速(su)率隨著(zhe)溫(wen)度的(de)升(sheng)高迅速(su)增(zeng)大(da)，若(ruo)無抗氧化措施，在高溫(wen)氧化環境中長(chang)時間(jian)使用(yong)C／C復合(he)材料必將(jiang)引(yin)起災難性後(hou)果(guo)。因(yin)此，C／C復合(he)材料的(de)抗氧化處(chu)理(li)已(yi)成為(wei)其(qi)制備(bei)工藝中不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)組(zu)成(cheng)部分(fen)。從(cong)抗氧化技(ji)術(shu)的(de)途(tu)徑(jing)上看，可(ke)分(fen)為(wei)內部抗氧化技(ji)術(shu)和抗氧化塗(tu)層(ceng)技(ji)術(shu)。