(整理)CC复合材料的制备及方法.
复合材料的制备方法与工艺(1-1)
预成形体的制造技术
（1）缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起， 织物缝合在一起，经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 美国的NASA。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体 长的蒙皮复合材料预成形体。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针/ 厚的碳纤维层 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%， 相对于同样的铝合金零件重量减少25%，成本降 20%。 低20%。
（5） 自动铺放技术
该技术在现代飞机上已经获得广泛应用，并 该技术在现代飞机上已经获得广泛应用， 取得了巨大进展。现有的自动铺叠技术已经 取得了巨大进展。 在速度和准确度上有很大增长，而且计算机 在速度和准确度上有很大增长， 技术对它产生了很大影响，铺叠面积也有所 技术对它产生了很大影响， 增长透用) 长纤维的编织(树脂基复合材料的压挤渗透用)
汽车储气罐
门型纤维编织成形机
碳纤维强化网球拍的成形装置
Beech Starship飞机 飞机 翅膀的成型中使用 高压) 的autoclave (高压 高压 成形
（3） 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物，如T形、U形、工形、 工形、 纺织异型整体织物， 十字形等型材和圆管等， 十字形等型材和圆管等，还可以创造出许多 新的复杂形状织物。 新的复杂形状织物。
（4） 编织
编织是一种基本的纺织工艺， 编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以 上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 的预成形体。 形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺 形状的预成形体， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类，一类 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。
复合材料的制备方法
树脂传递模塑成型—优缺点
• 优点 • 1） 制品纤维含量可较高，未被树脂浸的部分非常少； • 2） 闭模成型，生产环境好； • 3） 劳动强度较低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成
型低； • 4） 制品两面光，可作有表面胶衣的制品，精度也比较高； • 5） 成型周期较短； • 6） 产品可大型化； • 7） 强度可按设计要求具有方向性； • 8） 可与芯材、嵌件一体成型 • 9） 相对注射设备与模具成本较低。 • 缺点 • 1） 不宜制作较小产品 • 2） 因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用的模具要重和复杂，价
聚酯树脂 加热
固化
切
喷
引发剂 静态混合
割 喷
射 成
辊压
枪
型
促进剂
喷射成型工艺流程图
喷射工艺参数选择
• ①树脂含量 喷射成型的制品中，树脂含量 控制在60%左右。
• ②喷雾压力当树脂粘度为0.2Pa·s，树脂罐 压力为～时，雾化压力为～，方能保证组 分混合均匀
• ③喷枪夹角不同夹角喷出来的树脂混合交 距不同，一般选用20°夹角，喷枪与模具 的距离为350～400mm。改变距离，要高 速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面 处交集混合，防止胶液飞失。
第二阶段-中间保温阶段
• 这一阶段的作用是使胶布在较低的反应速 度下进行固化。保温过程中应密切注意树 脂的流胶情况。当流出的树脂已经凝胶， 不能拉成细丝时，应立即加全压。
第三阶段-升温阶段
目的在于提高反应温度，加快固化速度。 此时，升温速度不能过快，否则会引起 暴聚，使固化反应放热过于集中，导致 材料层间分层。
cc复合材料
（3）涂层与基体碳之间要能良好结合，形 成较高的结合强度，对多层涂层来说， 各层之间也要有良好的结合强度，以免 分层或脱落；
（4）涂层与基体、涂层的各层之间的热膨 胀系数要尽可能接近，避免在较大的热 应力作用下涂层出现裂纹或剥落；
碳/碳复合材料
碳/碳复合材料的端头帽 碳/碳复合材料加工件
1.碳碳复合材料特性及性能
1.1碳碳复合材料特性 C/C复合材料是新材料领域中重点研究和开发 的一种新型超高温材料，它具有以下显著特 点：
(1)密度小(<2.0 g/cm )，仅为镍基高温合金的 1/4，陶瓷材料的1/2，这一许多结构或装备 要求轻型化至关重要。
3.1内部抗氧化技术 该化技术是从两方面来解决C/C 复合材料的
抗氧化问题。 （1）改进纤维的抗氧化问题。纤维抗氧化性能 的提高手段有两种，一是提高纤维的石墨化度， 从而提高纤维的抗氧化性；另一种方法是在纤 维的表面进行涂层，使纤维得到保护。
（2）提高C/C 材料基体的抗氧化性。可以通过 加入氧化抑制剂的方法来提高C/C 材料基体的 抗氧化性，如加入含磷化合物等，通过磷与氧 的作用，使氧失去氧化活性，从而达到抗氧化 的目的，但效果并不理想。另外一种方法是在 基体中加入抗氧化组分，如重金属、陶瓷等可 以提高C/C 复合材料的抗氧化性；还可以在基 体中加入有机硅、有机钛等，使基体C被SiC和 TiC取代，也可达到抗氧化的目的。
2.1.2 热梯度式（差温式）CVD技术 将热梯度式CVD技术应用于碳刹车盘的制备， 其基本思路是在碳盘工件的径向（而不是厚度
方向）形成温度梯度，并通过压差使碳源气逆 温度梯度定向流动，从而提高了增密速度。并 研究了温度、气氛压力及其流量等参数对CVD 增密过程的影响。发现当温度、气氛压力搭配 合理时，热梯度式CVD增密效果大大优于均温 式，总致密时间仅为相应均温式的1/3。若在差 温式CVD基础上实现差温-差压式CVD可进一步 改善CVD增密效果。
C-C复合材料
2）温度梯度法
工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形 状做得与预制体相同。接近感应器的预制 体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由 此开始，向径向发展。
特点：与等温法相比，沉积速度快，但一 炉只能处理一件，不同温度得到的沉积物 的微观结构有差别。
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3）差压法
工艺方法：通过在织物厚度方向上形成的 压力梯度促使气体通过植物间隙。将预制 体的底部密封后放入感应炉中等温加热， 碳氢化合物以一定的正压导入预制体内， 在预制体壁两边造成压差，迫使气体流过 空隙，加快沉积速度。
低压浸渍很难得到高致密度的C/C，其密度 一般为1.6～1.85，空隙率约为8～10%。
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3）高压浸渍
PIC工艺：浸渍和碳化都在高压下进行，利 用等静压技术使浸渍和碳化都在热等静压 炉内进行。可提高产碳率降低空隙率。
表6-5 PIC工艺压力对致密化的影响，当外 压增加到6.9MPa时产碳率显著增加，高密 度C/C复合材料需要51.7～103.4MPa的外压。
增强的预制体，使其接近各向同性。
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6.4.2 预制体和碳基体的复合
碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳 使其致密化，以实现预制体和碳基体的复 合。
渗碳方法：液态浸渍热分解法、化学气相 沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性 相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C 复合材料。
精品课件
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二、气相沉积法
气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如 甲烷、丙烷、天然气等通入预制体，并使 其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体 中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、 温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳 基体的性能及均匀性。
CC复合材料(1)(详细分析：复合材料)共5张PPT
树脂浸渍碳是经高温生成的，通常产碳率较高，但难以石墨化，且电阻率高，热导率差，最终生成的石墨为各向异性的。 碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形成的复合材料。 热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材范围广。 C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的抗烧蚀性能和
抗沥热青震 浸性渍能碳，通是常宇于纤航低维中压非或与常常树重压要下脂的残预材余料碳浸，，料例因如而作产为碳导率弹较的低鼻，锥但体易热。于石压墨制化坯，最终生成的石墨为各向同碳性化的，其电阻率低，C热/导C性复好合，材模料量高
。 2 C/C复合材料的制备
短纤维与沥青或
树脂混合物
喷射制坯
石墨化
石墨化C/C复合材料
基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥 青经碳化或石墨化制得。
热解碳原料来源丰富，质量可靠，品种多，且成本低，选材 基体材料分为热解碳与浸渍碳两种，热解碳主要是甲烷、乙烷、丙烷和乙烯以及低分子芳烃等组成，经高温裂解生成碳，浸渍碳是树脂或沥
碳/碳复合材料
9.1 概述
碳/碳复合材料是由各种碳纤维或各种碳织物增强碳,或石 墨化的树脂碳(或沥青)以及化学气相沉积(CVD)碳所形 成的复合材料。
C/C复合材料且质量小、刚性好，并且是极耐高温的材料，其强 度随温度升高而增加，在2500℃达到最大值，同时它有良好的 抗烧蚀性能和抗热震性能，是宇航中非常重要的材料，例如作 为导弹的鼻锥体。C/C复合材料还具有优异的耐摩擦性能和高 的热导率，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 但是C/C复合材料不能在氧化性气氛中耐受高温，因此关于C/C 复合材料的抗氧化研究是一个重点内容。
CC-SiC复合材料的制备及力学与摩擦性能研究的开题报告
CC-SiC复合材料的制备及力学与摩擦性能研究的开
题报告
一、课题背景
CC-SiC复合材料是由连续碳纤维增强的硅化碳基质材料，具有高温、高强、高刚度、高耐磨、耐腐蚀、抗热震等优良力学性能，被广泛应用
于航空、航天、能源、冶金等领域。
然而，CC-SiC复合材料的制备过程复杂，性能稳定性较差，还需要
进一步研究材料的力学性能和摩擦性能，以提高其综合应用性能。
二、研究内容和方法
1.制备方法：采用化学气相渗透（CVD）法制备CC-SiC复合材料，
对制备工艺进行优化和改进，提高材料性能和稳定性。
2.力学性能：采用拉伸、弯曲、冲击实验及显微硬度测试，研究CC-SiC复合材料的力学性能，分析影响力学性能的因素。
3.摩擦性能：采用摩擦磨损实验，研究CC-SiC复合材料在不同条件
下的摩擦性能，探究其摩擦学性质及磨损机理。
4.分析方法：采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等显微结构分
析方法，分析材料组织和微观结构，探究材料制备过程中的影响因素。
三、研究意义和预期结果
CC-SiC复合材料具有广泛的应用前景，但其制备和性能研究仍存在
不足，本研究旨在探究CC-SiC复合材料的制备工艺、力学性能和摩擦性能，为其应用提供新的思路和技术支持，有助于扩大其在高技术领域的
应用范围。
预期结果为：优化CC-SiC复合材料制备工艺，提高材料力学性能和稳定性；分析材料组织和微观结构，揭示制备过程中的影响因素；探究CC-SiC复合材料的摩擦学性质和磨损机理，为实际应用提供参考和指导。
复合材料的制备方法与工艺概述
复合材料的制备方法与工艺概述复合材料（composite material）是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料，具有比单一材料更优异的性能。
复合材料的制备方法与工艺可以分为以下几个步骤：首先，确定复合材料的纤维类型。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
选择合适的纤维类型取决于复合材料所需的性能和应用场景。
其次，对纤维进行表面处理。
表面处理的目的是增加纤维与基体之间的粘合力，提高复合材料的强度和韧性。
常用的表面处理方法包括喷涂处理剂、化学处理等。
接下来，制备复合材料的基体。
基体通常由树脂或者金属制成。
树脂基体常用的有环氧树脂、聚酯树脂等，金属基体常用的有铝合金、钛合金等。
然后，将纤维与基体进行组合。
组合方法有多种，常用的有手工层叠法和机械叠放法。
手工层叠法是指将纤维一层层地放置在基体上，然后通过刷涂、挤压等方法使其充分浸润基体。
机械叠放法则是通过机器将纤维与基体进行叠放，并利用胶合剂将其固定在一起。
最后，进行固化和热处理。
固化是使树脂基体硬化的过程，可通过加热或加压等方式进行。
热处理则是将复合材料在高温下进行热处理，以提高其性能。
综上所述，复合材料的制备方法与工艺主要包括纤维的选择和表面处理、基体的制备、纤维与基体的组合、固化和热处理等步骤。
这些步骤的选择与操作将直接影响复合材料的性能和应用领域。
因此，在制备复合材料时需根据实际需求合理选择方法与工艺，以获得最佳的综合性能。
继续写相关内容，1500字：2.1 纤维的选择和表面处理在制备复合材料时，纤维的选择是非常重要的一步。
不同类型的纤维具有不同的性能特点和应用场景。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
玻璃纤维是最常用的一种纤维，具有良好的抗拉强度和抗化学侵蚀性能。
它在电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维具有良好的强度和刚度，同时具有重量轻、耐热性好等优点，主要用于航空航天、汽车和体育器材制造等领域。
草木纤维主要通过天然植物纤维，如棉花、麻、竹等，具有良好的生物降解性和可再生性，广泛应用于纺织和包装等领域。
CC复合材料的制备及方法
C/C复合材料的制备及方法地点：山西大同大学炭研究所时间：5.31——6.3学习内容：一、C/C复合材料简述C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术化学气相沉积法气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法温度梯度法工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：三、预制体的制备碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭四、C/C的基体的获得C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂五、预制体和碳基体的复合碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
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C/C复合材料的制备及方法
地点：山西大同大学炭研究所
时间：5.31——6.3
学习内容：
一、C/C复合材料简述
C/C复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。
优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。
二、C/C复合材料的成型技术
化学气相沉积法
气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。
技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。
影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。
工艺方法：温度梯度法
温度梯度法
工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。
接近
感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。
温度梯度法的设备如下图：
三、预制体的制备
碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。
二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯
三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭
四、C/C的基体的获得
C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。
热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。
浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂
五、预制体和碳基体的复合
碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制体和碳基体的复合。
渗碳方法：化学气相沉积法。
基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。
化学气相沉积法制备工艺流程：
碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。
六、碳碳复合材料的机械加工和检测
可以用一般石墨材料的机械加工方法，对C/C制品进行加工。
对C/C
制成品的检测大同大学炭研究所没有介绍。
七、C/C复合材料的氧化保护
解决碳碳复合材料高温抗氧化的途径主要是，采用在碳碳复合材料表面施加抗氧化涂层，使C与O2隔开，保护C/C复合材料不被氧化。
大同大学炭研究所使用的方法是：抗氧化涂层法
抗氧涂层使用的试剂：高锰酸钾，磷酸二氢铝，甲醇
八、C/C复合材料的应用
刹车材料方面的应用
如C/C刹车片，用作飞机、汽车和高速火车的刹车材料等
其它方面的应用，如医疗工业等
碳纳米管制备及方法仪器：KTL1600管式炉
载体：瓷舟
保护气体：Ar气
原料：液化石油气（丙烷/丁烷）催化剂：二茂铁C10H10Fe，S粉尾气处理：H2O、H2SO4
通常加热600度左右。