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C/C 復合(he)材(cai)料(liao)創(chuang)造於(yu) 1958 年(nian), C/C 復合(he)材(cai)料(liao)壹(yi)呈現, 就以其(qi)傑(jie)出(chu)的功能惹起(qi)世(shi)界(jie)各(ge)國的(de)普(pu)遍註(zhu)重(zhong), 壹(yi)些(xie)工業(ye)發達國家(jia)紛繁(fan)投(tou)入少量的(de)人(ren)力、 物力、 財(cai)力, 致力於(yu)這(zhe)種材
料(liao)的研討(tao)和(he)開(kai)發, 從而(er)促(cu)使(shi)其功能(neng)不時進步(bu), 使(shi)用範(fan)圍(wei)日(ri)益擴展。 三十(shi)多年來, C/C 復合(he)資料在材質(zhi)、 制(zhi)備(bei)工藝、 功(gong)能、 以及(ji)工程(cheng)使(shi)用等(deng)方(fang)面都獲(huo)得了長足(zu)的(de)停頓, 可(ke)以劃(hua)分(fen)
為(wei)四個開(kai)展階段。
第(di)1階(jie)段, 七(qi)十(shi)年(nian)代中期到八(ba)十(shi)年(nian)代(dai)中期為(wei)先(xian)進的(de) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)時期。 C/C 復合(he)資料的各項(xiang)研討(tao)進壹(yi)步(bu)深入開(kai)展, 坯體(ti)織(zhi)物的(de)結(jie)構(gou)設計及(ji)多向織(zhi)物加(jia)工技術(shu)的成(cheng)熟(shu), 成功(gong)地(di)處(chu)理了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)各向異(yi)性成績(ji), 並經(jing)過(guo)正(zheng)確選取(qu)和設計加(jia)強(qiang)織(zhi)物以滿足(zu)復雜構(gou)造的(de)需(xu)求。 人(ren)們(men)對(dui) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)力學(xue)性能、 物理(li)性(xing)能、 抗(kang)氧(yang)化(hua)功(gong)能(neng)及(ji)制(zhi)備(bei)工藝停(ting)止了少量細(xi)致的(de)研討(tao), 樹立了豐厚(hou)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)。 開(kai)端將 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)用(yong)於(yu)多元(yuan)噴(pen)管及(ji)新壹代高(gao)推(tui)比(bi)渦(wo)輪發動(dong)機[21], 並進壹(yi)步(bu)拓寬了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)飛機剎(sha)車(che)盤(pan)的使(shi)用, 先後在數(shu)十種軍、 民(min)用飛機中采(cai)用(yong)碳剎車(che)盤(pan), 並將 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)使(shi)用從宇(yu)航(hang)擴展到了民(min)用。 由於(yu)C/C 復合(he)材(cai)料(liao)具有良(liang)好的生(sheng)物相容性, 八(ba)十(shi)年(nian)代(dai)初期, 國內外還展開(kai)了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)在生(sheng)物使(shi)用上(shang)的(de)開(kai)發, 諸如天(tian)然(ran)心(xin)臟(zang)瓣(ban)膜(mo)、 天(tian)然(ran)骨(gu)關節(jie)等(deng)陸(lu)續投(tou)入使(shi)用。
第2階(jie)段, 八(ba)十(shi)年(nian)代(dai)中期到如(ru)今, 為(wei) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)片(pian)面推(tui)廣(guang)應(ying)用時期。 由於(yu)前(qian)三(san)個階段在研討(tao)與使(shi)用各方(fang)面獲(huo)得了普(pu)遍的(de)實際(ji)、 實踐(jian)經(jing)驗(yan), 為(wei)此(ci)時期的開(kai)發和使(shi)用向廣(guang)度和(he)深(shen)度開(kai)展提供了根底(di)。 這(zhe)壹(yi)時期的次要(yao)目的(de)是(shi)進步(bu) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)功(gong)能, 降低(di)成本(ben),為(wei)此(ci)人(ren)們(men)對(dui)其致密(mi)化(hua)技(ji)術(shu)停(ting)止了深化(hua)的(de)研討(tao)。 美(mei)國達(da)信特種資料疾速致密(mi)化(hua)(RD)工藝,使(shi)制(zhi)備(bei) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)剎(sha)車(che)盤(pan)的工夫增(zeng)加(jia)了 100 倍(bei), 這(zhe)項(xiang)專利(li)可(ke)以在 8h 內消費出(chu)直徑33cm 的剎車(che)盤(pan)。通(tong)常用 CVD 法需(xu)求上(shang)千小(xiao)時致密(mi)坯(pi)體, 而(er)且碳(tan)很容易堆積在坯體(ti)外表(biao),影(ying)響(xiang)外部(bu)碳的(de)堆積量。 美國佐(zuo)治亞理工大(da)學(xue)在美國空(kong)軍的支(zhi)持(chi)下改良(liang)制(zhi)備(bei) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)辦(ban)法(fa), 研討(tao)了強迫(po)氣體(ti)活動(dong)/熱(re)梯度氣體(ti)滲(shen)入法, 使(shi) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)堆積速率進步(bu)了30 倍(bei)。
第3階(jie)段, 從 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)創造到六十(shi)年(nian)代中期為(wei)開(kai)發階段。 人(ren)們(men)看(kan)法到, 要(yao)制(zhi)備(bei)出(chu)高(gao)性(xing)能的(de) C/C 復合(he)材(cai)料(liao), 首(shou)先要(yao)有高(gao)性(xing)能的(de) CF, 因(yin)而(er)這(zhe)個階段可(ke)以說(shuo)是(shi) CF 研制(zhi)的(de)活潑(po)時期。 1958 年, 美(mei)國 Union Carbide 公(gong)司(si)用(yong)人(ren)造絲(si)(再生(sheng)纖維素(su))及(ji)其織(zhi)物停(ting)止(zhi)了CF 及(ji)碳織(zhi)物的(de)工業(ye)生(sheng)產(chan), 並以商(shang)品(pin)方(fang)式出(chu)售產品(pin)。 1959 年(nian), 進藤昭男(nan)用(yong)純聚 PAN 纖維制(zhi)得了 CF。 六十(shi)年(nian)代初, 大(da)谷(gu)杉郎用(yong)聚(ju)氯(lv)乙(yi)烯熱(re)解(jie)失掉的瀝(li)青(qing), 經(jing)熔融紡絲(si), 再經(jing)空(kong)氣中不熔化(hua)和(he)惰性(xing)氛圍中碳(tan)化(hua), 制(zhi)得了 CF[18]。1964 年英國皇家航(hang)空(kong)研究(jiu)所(suo)(RAE)的 Watt等(deng)人(ren), 在預氧(yang)化(hua)進程(cheng)中對(dui)纖維施(shi)加(jia)張(zhang)力, 為(wei)制(zhi)取(qu)高(gao)強(qiang)度和(he)高(gao)模(mo)量 CF 開(kai)拓了新的途徑(jing)。隨(sui)後 Bristol 等(deng)公(gong)司(si)應(ying)用(yong)這(zhe)些(xie)技術(shu)開(kai)端消費聚(ju)丙烯腈(jing) CF。 與此(ci)同(tong)時, 人(ren)們(men)對(dui) C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)制(zhi)備(bei)工藝停(ting)止了少量的(de)研討(tao), 開(kai)展了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)表(biao)征(zheng)辦(ban)法(fa)及(ji)各種檢測(ce)手腕(wan)。 在使(shi)用方(fang)面, 美法(fa)等(deng)國制(zhi)定(ding)了“運載(zai)火(huo)箭資料方(fang)案”、“為(wei) C/C 噴(pen)管尋找(zhao)機會(hui)方(fang)案” 等(deng)壹(yi)系(xi)列(lie)以 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)為(wei)根(gen)底(di)的(de)使(shi)用開(kai)發計劃。
第(di)4階段, 六(liu)十(shi)年(nian)代中期到七(qi)十年代中期, 隨(sui)著 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)開(kai)發研討(tao)的(de)逐漸(jian)深入, 進入了工程(cheng)研討(tao)階(jie)段。 1969 年(nian)日(ri)本(ben)東麗公(gong)司(si)研討(tao)成(cheng)功特(te)殊的共(gong)聚(ju) PAN 纖維, 並結合(he)美(mei)國 Union Carbide 公(gong)司(si)的(de)碳(tan)化(hua)技(ji)術(shu), 消費出(chu)高(gao)強(qiang)度、 高(gao)模(mo)量的(de) CF, 無力地(di)推(tui)進了 C/C復合(he)材(cai)料(liao)的(de)開(kai)展。 人(ren)們(men)逐(zhu)漸(jian)開(kai)展了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)的(de)編織(zhi)技(ji)術(shu), 並大(da)力發展了其致密(mi)化(hua)工藝, 1966 年(nian), LTV 空間(jian)公(gong)司(si)已(yi)將 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)用(yong)於(yu)阿(e)波羅宇(yu)宙(zhou)飛船控(kong)制(zhi)艙(cang)光學(xue)儀(yi)器(qi)的(de)熱(re)防護(hu)罩(zhao)和(he) X‐20 飛行器的鼻錐(zhui), 1971 年(nian)桑(sang)迪亞試驗室制(zhi)備(bei)的 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)飛行器再入頭(tou)錐(zhui)已(yi)成(cheng)功(gong)地(di)取(qu)得使(shi)用。 1974 年英國 Dunlop 公(gong)司(si)的(de)航(hang)空(kong)分(fen)公(gong)司(si)初(chu)次研制(zhi)出(chu)了 C/C 復合(he)材(cai)料(liao)飛機剎(sha)車(che)盤(pan), 並在協(xie)和號(hao)超音速飛機上(shang)試飛成功, 使(shi)每架(jia)飛機分(fen)量可(ke)以加(jia)重(zhong) 544kg,剎(sha)車(che)盤(pan)的使(shi)用壽命進步(bu)了 5~6 倍(bei)。