碳碳复合材料导热系数
碳碳复合材料简介
及零部件等
四 发展趋势及应用
(1) 因其良好的生物相容性 ,在生物医学方面 ,可作人体骨 骼的替代材料 ,比如人工髋关节、 膝关 节、 牙根等.
(2) 汽车、 赛车的制动系统. (3) 在核反应堆中制造无线电频率限幅器. (4) 利用其高导电率和很高尺寸稳定性 ,制造卫星通讯抛物 面无线电天线反射器. (5) 用碳/碳复合材料代替石棉制造熔融玻璃的滑道 ,其寿命 可提高100倍以上. (6) 制作高温紧固件.在700 ℃ 以上 ,金属紧固件强度很低 , 而碳/碳复合材料在高温下呈现优异承 载能力 ,可作高温下使用的螺栓、 螺母、 垫片等.
(7) 制作热压模具和超塑性加工模具.在陶瓷和粉未冶金 生产中采用碳/碳复合材料制作热压模 具 ,可减少模具厚度 ,缩短加热周期 ,节约能源和提高产 量;用碳/碳复合材料制作钛合金超塑性加工模 具 ,因其低膨胀性和钛合金的相容性 ,可提高成型效率 , 并减少成型时钛合金的折叠缺陷.
(8) 制作加热元件.与传统的石墨发热体强度低、 脆 ,加工与运输困难相比 ,碳/碳复合材料的强度 高 ,韧性好 ,可减少发热体体积 ,扩大工作区.
CC复合材料
Байду номын сангаас姚祥瑞
目录
• 定义 • 性能 • 制备工艺 • 发展前景及用途
一 定义
• 碳/碳复合材料是复合材料 的一种 ,它是以碳为基体 ,由 碳纤维或其制品(碳毡或碳布) 增强的复合材料.
二 性能
• 它兼有碳的惰性和碳纤维的高 强度 ,具有良好的机械性能、 耐 热性、 耐腐蚀性、 磨擦减振特 性及热、电传导特性等特点.而 且 ,其质轻 ,比强度和比弹性模 量都很高 ,更重要的是这种材料 随着温度的升高(可达2 200 ℃) 其强度不降低 ,甚至比室温条件 下还高。
碳碳复合材料
气相沉积法
－预成型体。 主要工艺参数：温度、压力、时间。 成本问题：重要的是如何尽可能缩短工艺各工序,降
低成本。
预成型体和基体碳
制备的基本思路 先将碳增强材料预先制成预成型体，然后再以基体碳填充，
逐渐形成致密的C/C复合材料。 预成型体是一个多孔体系，含有大量孔隙，即使是在用成束
碳纤维编织的预成型体中，纤维束中的纤维之间仍含有大量 的孔隙。
一、碳／碳复合材料概述
我国碳/碳复合材料的研究和开发主要集中在航天、 航空等高技术领域，较少涉足民用高性能、低成本碳 /碳复合材料的研究。
目前整体研究水平还停留在对材料宏观性能的追求上， 对材料组织结构和性能的可控性、可调性等基础研究 还相当薄弱，难以满足国民经济发展对高性能碳/碳 复合材料的需求。
预成型体和基体碳
树脂碳：为无定形(非 晶态)碳，在偏光显微 镜下为各向同性。
图7-l4为碳纤维／酚醛 树脂碳基复合材料的 偏光显微组织。
可以看出树脂碳在碳 化时收缩所形成的显 微开裂。
碳／碳复合材料CVD工艺
CVD反应过程 1）反应气体通过层流流动向沉积衬底的边界层扩散； 2）沉积衬底表面吸附反应气体； 3）反应气体产生反应并形成固态产物和气体产物； 4）气体产物分解吸附，并沿一边界层区域扩散； 5）产生的气体产物排出。
化学气相沉积法
在沉积法中也可用等离子弧法。这种方法已经用来制 取微细碳化物，如碳化钛、碳化钽、碳化铌等。等离 子弧法的基本过程是使氢通过等离子体发生器将氢加 热到平均30000C的高温， 再将金属氯化物蒸气和碳 氢化合物气体喷入炽热的 氢气流（火焰）中，则金 属氯化物随即被还原、碳 化，在反射墙上骤冷而得 到极细的碳化物。
炭炭复合材料_热导率_测定_概述及解释说明
炭炭复合材料热导率测定概述及解释说明1. 引言1.1 概述：炭炭复合材料是一种具有特殊结构和性能的材料，在热导率方面具有重要应用价值。
热导率是指材料传导热量的能力，它在许多领域中起着关键作用，例如电子器件散热、节能建筑等。
因此，了解炭炭复合材料的热导率及其测定方法对于进一步探索其性能和应用具有重要意义。
1.2 文章结构：本文将从几个方面对炭炭复合材料的热导率进行概述和解释说明。
首先，我们将介绍炭炭复合材料的定义和特点，包括其组成成分、微观结构及物理性质等方面。
其次，我们将详细探讨制备方法，包括碳化工艺、压制工艺等，并对各种方法进行比较和分析。
接着, 将介绍该材料在不同领域的应用情况，并阐述其优势和潜在问题。
然后，我们将给出关于测定方法的概述，包括测量原理、实验装置以及数据处理方法等内容。
1.3 目的：本文的目的是全面概述和解释炭炭复合材料的热导率及其测定方法，以促进人们对该特殊材料性能的深入了解。
通过本文的阐述，读者可以更好地理解炭炭复合材料的制备工艺、特性以及应用领域，并掌握相关测定方法。
此外，我们也希望能够为未来在该领域的进一步研究提供一些有益的启示和展望。
以上便是文章“1. 引言”部分内容撰写完毕。
2. 炭炭复合材料2.1 定义和特点炭炭复合材料是由炭素和石墨颗粒等碳质材料组成的复合材料。
它具有优异的导电性、高温稳定性、耐腐蚀性和机械强度，在多个领域都有广泛的应用。
2.2 制备方法炭炭复合材料的制备方法主要包括浸渍法、化学气相沉积法和压力过滤法等。
其中，浸渍法是最常用的方法之一。
该方法首先制备出具有良好孔隙结构的碳棉基体，然后通过浸渍方式将聚合物树脂或沥青渗透到碳棉中，最后经过高温热解处理得到了炭炭复合材料。
2.3 应用领域由于其导电性能好且能耐受高温环境，在航空航天、电子器件、汽车工业以及能源领域等都有广泛应用。
在航空航天领域，炭炭复合材料被广泛应用于导电件和隔热部件；在电子器件中，它可以用作散热材料，提高器件的散热效果；在汽车工业中，炭炭复合材料被应用于制动系统和发动机零部件等高温高压环境下的部件；而在能源领域，炭炭复合材料可用于核电站中的导热管道和隔热元件。
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。
碳碳复合材料热容-概述说明以及解释
碳碳复合材料热容-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以按照以下方式来进行撰写：1.1 概述碳碳复合材料是一种由碳纤维和碳基基质构成的材料，具有轻量化、高强度、高温性能良好等优点，广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。
近年来，随着科技的不断发展，碳碳复合材料的热容性能逐渐受到人们的重视。
热容是指物质在吸收或释放热量过程中的温度变化能力，是评估材料热学性能的重要指标之一。
对于碳碳复合材料而言，其热容性能直接关系到其在高温环境下的稳定性和耐久性。
因此，研究碳碳复合材料的热容性能对于优化材料设计和提高材料性能具有重要的意义。
本文将对碳碳复合材料的热容性能进行全面的描述和分析。
首先，将介绍碳碳复合材料的定义和特点，包括其制备工艺、结构特征以及热学性能等方面的内容。
然后，将着重分析碳碳复合材料在高温环境下的热容性能，探讨其受热过程中温度变化规律以及热容值的计算方法。
最后，将总结热容性能对碳碳复合材料的重要性，并展望未来研究方向，以期为碳碳复合材料的制备和应用提供科学的依据和指导。
通过对碳碳复合材料热容性能的深入研究，可以对该材料的高温应用能力和性能进行更加准确的评估，并为其在未来的研究和应用中提供参考和指导。
同时，对于碳碳复合材料以及其他相关研究领域的学者和科研人员也具有一定的参考价值。
在研究过程中，我们将通过综合运用理论分析和实验验证相结合的方法，力求全面准确地揭示碳碳复合材料的热容性能，以期为相关领域的深入研究和应用提供一定的理论和实践指导。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要通过以下几个方面对碳碳复合材料的热容进行探讨和分析。
首先，对碳碳复合材料的定义和特点进行介绍，以便读者能够对该材料有一个基本的了解。
其次，将重点关注碳碳复合材料的热容性能，探究其在热学方面的表现和应用。
最后，通过总结热容性能对碳碳复合材料的重要性，以及展望碳碳复合材料热容性能的未来研究方向，来对文章进行一个总结和展望。
碳纤维复合材料导热系数
导热系数的含义导热系数是一个物质的热导性能的量度，它描述了热量在物质中传导的能力。
导热系数越大，物质传导热量的能力就越强。
碳纤维复合材料的导热系数1.碳纤维的导热系数碳纤维是一种由碳元素构成的纤维状材料，具有轻质、高强度和高刚度的特点。
然而，碳纤维的导热系数相对较低。
碳纤维的导热系数通常在1.0-3.0 W/(m·K)之间，取决于纤维的结构和制备过程。
相比之下，常见的金属材料如铜和铝的导热系数分别为385 W/(m·K)和237 W/(m·K)，因此碳纤维的导热性能较差。
2.碳纤维复合材料的导热系数碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
碳纤维具有较低的导热系数，而树脂基体的导热系数通常更低。
因此，当碳纤维与树脂基体相结合形成碳纤维复合材料时，材料的导热系数往往会降低。
具体来说，碳纤维复合材料的导热系数取决于碳纤维的含量、纤维的取向、树脂基体的类型和含量，以及复合材料的制备工艺等因素。
一般而言，碳纤维复合材料的导热系数在0.1-1.0 W/(m·K)之间，相对于纯碳纤维，导热性能有所降低。
碳纤维复合材料导热系数的影响因素1.碳纤维含量：碳纤维含量的增加可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度，但也会增加导热系数。
2.碳纤维取向：碳纤维的取向对导热系数有影响。
当纤维沿着热传导方向排列时，导热性能会更好。
3.树脂基体类型和含量：树脂基体的导热系数通常较低，选择低导热系数的树脂基体可以降低碳纤维复合材料的导热性能。
4.制备工艺：制备工艺中的压力、温度和时间等因素也会对碳纤维复合材料的导热系数产生影响。
总结碳纤维复合材料的导热系数通常较低，取决于碳纤维的导热性能以及复合材料中碳纤维和树脂基体的含量、取向和制备工艺等因素。
虽然碳纤维复合材料的导热系数相对较低，但由于其轻质、高强度和高刚度等优点，在许多领域中仍具有广泛的应用前景。
碳碳复合材料
目前应用最广泛的是等温CVI 法（ICVI），具有不损伤纤维、基体碳纯度高、工艺设备简单、
可对多个形状复杂预制体同时致密化等特点，是工业生产C/C 复合材料的主要工艺手段。ICVI 工
艺致密化过程极其复杂，沉积反应发生在多孔预制体的内表面，存在气相热解、表面沉积反应
和气体扩散过程；受温度、压力、预制体空隙结构、气体的种类及滞留时间等因素的影响；存
液相浸渍工艺
工艺原理
– 以树脂或沥青为基体前驱体，将其浸渍到织物 中，然后将浸渍有树脂或沥青的织物在惰性气 氛下热处理，使树脂或沥青转化为基体碳
工艺特 – 当在制品达到一定密度后（1.7g/cm3），
需要HIP工序实现材料的高密度
三维织物研究的重点在细编织及其工艺、各向纤维的排列对材 料的影响等方面。
2.致密化二法：CVD/CVI；液相浸渍 • 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
碳毡可由人造丝毡碳化或聚丙烯腈预氧化、碳化后制得。碳毡叠层后，可以 碳纤维在X、Y、Z的方向三向增强，制得三向增强毡，如下图所示。
喷射成型是把切断的碳纤维 (约为0.025mm) 配制成碳纤维-树脂-稀释
剂的混合物，然后用喷枪将此混合物喷涂到芯模上使其成型。
或石墨化的脂碳（沥青）
用碳布或石墨纤维布叠层后进行针刺，可用空心细颈金属棒引纱。下 图是AVCD公司编织的坯体。
能
特
• 一旦产生裂纹，不会像石墨和陶瓷那样严重的力学性 对热应力不 能损失
敏感
点
物理性能
热膨胀性能低：常温下为-0.4～1.8×10-6/K，仅为金属材料 的1/5～1/10；
碳碳复合材料的热膨胀系数
碳碳复合材料的热膨胀系数
碳碳复合材料 (C/C) 是一种具有高温强度和热膨胀系数较低的材料。
热膨胀系数 (CTE) 是材料在温度变化下长度变化的程度，在高温环境
下特别重要，因为材料的长度变化会导致应力和变形。
C/C 的热膨胀系数通常在 0.5-1.5 μm/(m·K) 之间，比普通的金属和陶瓷材料低得多。
这种低热膨胀系数是由于材料的微观结构和化学成分
决定的。
C/C 是一种由碳纤维和炭化树脂组成的复合材料，其中碳纤
维具有高强度和低CTE，而炭化树脂具有较低的CTE。
这种结构和化
学成分的组合使得C/C的整体热膨胀系数相对较低。
C/C 的低热膨胀系数使得它在高温环境下具有很多应用。
例如，C/C
可以用作发动机部件、高温热障涂层、熔融金属流体处理设备等。
此外，C/C 也可用于太空航天和核工程领域等应用。
然而，需要注意的是，C/C 的热膨胀系数并非固定不变。
由于温度和
应力的变化，C/C 的热膨胀系数也会出现变化。
因此，在设计和使用
C/C 材料时，需要考虑它的热膨胀系数的差异，以确保其强度和稳定性。
总之，C/C 是一种独特的材料，具有高温强度和低热膨胀系数等特点。
这使得它在高温应用中具有重要的应用价值。
了解其热膨胀系数的特点和变化规律，可以更好地应用和设计 C/C 材料。
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碳碳复合材料导热系数
一、引言
碳碳复合材料是一种高性能、高温、高强度的新型材料，具有优异的耐热、抗氧化和耐腐蚀等性能，因此在航空航天、汽车制造、核工业等领域得到广泛应用。
其中，导热系数是影响碳碳复合材料热传导性能的重要因素之一。
二、什么是导热系数
导热系数是指单位时间内单位面积上的热量流动量与温度梯度之比，通常用W/(m·K)表示。
在物理学中，导热系数也被称为热传递系数或热导率。
三、碳碳复合材料的导热系数
1. 碳纤维增强碳基复合材料（C/C）的导热系数
C/C复合材料具有优异的导热性能，其导热系数通常在100~400 W/(m·K)范围内。
其中，高模量C/C复合材料的导热系数约为200 W/(m·K)，而高强度C/C复合材料则可达到400 W/(m·K)以上。
2. 碳纤维增强陶瓷基复合材料（C/SiC）的导热系数
C/SiC复合材料的导热系数通常在20~100 W/(m·K)范围内，其导热性能相对较弱。
其中，高温下的C/SiC复合材料导热性能较好，其导
热系数可达到100 W/(m·K)以上。
3. 碳纤维增强碳化硅基复合材料（C/C-SiC）的导热系数
C/C-SiC复合材料具有优异的导热性能，其导热系数通常在100~400 W/(m·K)范围内。
其中，高温下的C/C-SiC复合材料导热性能最好，
其导热系数可达到400 W/(m·K)以上。
四、影响碳碳复合材料导热系数的因素
1. 材料成分：不同成分的碳碳复合材料具有不同的导热性能。
一般来说，纯碳基材料具有较好的导热性能，而陶瓷基和金属基复合材料则
相对较差。
2. 纤维取向：纤维取向是影响碳碳复合材料导热性能的重要因素之一。
纤维取向越接近于横向，导热系数越小；纤维取向越接近于纵向，导
热系数越大。
3. 纤维体积分数：碳碳复合材料中纤维的体积分数也会影响导热性能。
一般来说，纤维体积分数越高，导热系数也就越高。
4. 结构形态：碳碳复合材料的结构形态也会影响其导热性能。
例如，
在C/C-SiC复合材料中，SiC相颗粒的尺寸和分布情况都会影响其导
热性能。
五、结论
碳碳复合材料的导热系数是影响其热传导性能的重要因素之一。
不同成分、纤维取向、纤维体积分数和结构形态等因素都会对其导热系数产生影响。
在实际应用中，需要根据具体情况选择具有适当导热性能的碳碳复合材料，以满足工程需求。