碳碳复合材料石墨化:C/C材料的高温处理工艺
碳碳(C/C)复合材料是以碳纤维为增强体、碳基体为基体的复合材料,具有耐高温、低密度、高比强度等优异性能,在航空航天、核能等领域有重要应用。
C/C复合材料制备流程
C/C复合材料的制备通常包括:
- 预制体编织:碳纤维编织成所需形状
- densification(致密化):CVI或沥青浸渍碳化填充孔隙
- 石墨化:高温处理使碳基体石墨化
石墨化工艺特点
C/C复合材料的石墨化有以下特点:
- 温度高:通常2500-3000℃,使碳基体充分石墨化
- 结构演化:乱层碳(turbostratic carbon)→有序石墨层结构
- 性能提升:石墨化后导热性、耐摩擦性能显著提升
- 收缩控制:石墨化过程中材料会收缩,需要控制收缩均匀性
主要应用领域
石墨化后的C/C复合材料用于:
- 航空刹车盘:波音、空客等民航飞机
- 火箭喷管:固体火箭发动机喉衬
- 核反应堆部件:高温气冷堆控制棒
- 光伏热场:单晶硅生长炉部件
要点:C/C复合材料石墨化的关键在于温场均匀性和升温速率的控制。材料体积大、结构复杂,温场不均匀会导致内部应力、开裂变形。


