多向碳/碳复合材料的研究和发展

多向碳/碳复合材料是以多向织物为增强剂,沥青碳、树脂碳、沉积碳为基体复合而成的材料。三向正交结构是多向结构的最简单形式。这种材料的强度极限、断裂应变、烧蚀性能和整体破坏性能比石墨和二向碳/碳材料都高,因此美国首先将其用作MK-12A导弹的端头材料。细编穿刺结构是三向正交结构的改型,和三向正交结构相比细编穿刺结构具有更小的烧蚀量和更好的烧蚀外形,另外通过穿刺过程加入一定的粒子组分从而提高了抗侵蚀性     

碳-碳复合材料超低温性能的一些研究

前言 碳-碳复合材料主要用作防热烧蚀材料。七十年代美国已经成功地把碳-碳复合材料用作洲际导弹“民兵-Ⅲ”弹头MK12A的鼻锥材料。航天飞机等新的应用,要求碳-碳复合材料不仅作为防热烧蚀材料而且在超低温下工作,因此研究碳-碳复合材料超低温下一些性能是有现实意义的。 碳-碳复合材料的常温或高温性能,国内外都已经进行了许多研究工作,并取得了很     

碳-碳材料微观结构和烧蚀剥蚀过程的初步分析

碳-碳复合材料具有良好的烧蚀性能和机械性能,以及较好的热物理性能,是战略核武器头部防热材料中极有希望的一种材料。但是它存在“剥蚀”问题,“剥蚀”是影响碳-碳性能的技术关键之一。本文概要地回顾了国外对碳基防热材料的烧蚀剥蚀和破坏的论述。报导了碳-碳材料当前性能,并与国外典型碳一碳材料进行了对比。通过电子扫描显微镜,研究了碳-碳材料的微观结构,重点对三向2-2-2和 Z 向增强毡碳-碳烧蚀后的试样进行了研究、观察和分析。其中包括:基质碳的微观结构和特点;裂缝在基质碳中的取向及其发展;基质碳在烧蚀过程中的变化和破坏;Z 向和 X—Y 向纤维束的结构形态和烧蚀以及“球形碳”和它的影响因素等。提出了对上述材料烧蚀剥蚀过程和热裂破坏特性的初步分析。在此基础上,讨论了研究改进碳-碳材料工艺的方向与措施。     

问与答

Bhjkhhk 问:1、碳/碳复合材料在航空航天领域有重要作用,它一般是怎样制备的?答:这是一种以碳石墨纤维或其织物为增强材料,以热解碳、沉积碳或浸渍碳为基体的碳基复合材料。它基本上是一种防热功能材料,按照防热原理可分为烧蚀防热材料和热结构材料两大类。烧蚀碳/碳是一种升华型烧蚀材料,利用材料在高温下升华吸热和辐射散热,并能保持烧蚀外形,可用于远程导弹端头和固体火箭发动机喉衬、喷管。主要包括整体碳毡/碳材料和三向碳/碳防热材料等。热结构碳/碳是一     

碳-碳复合材料研制新动向

美国麦克唐纳·道格拉斯宇航公司与美国空军合作正在大力研制供再入应用的新型碳-碳复合材料,其特点是用树脂作为碳-碳复合材料的基本原材料,探索不用沥青高压工艺生产高级碳-碳复合材料的可能。 七十年代中期美国通用电气公司采用三向细编和高压浸渍碳化沥青工艺研制成高级碳-碳复合材料,美国空军接着就与通用电气公司     

不同基体形式对碳-碳复合材料烧蚀性能的影响

前言碳-碳复合材料由于内部有高强度碳纤维的骨架增强,使这种石墨材料在受到热冲击时能阻止裂缝的扩展,因此,作为防热材料应用的碳-碳复合材料,其烧蚀性能与基体形式有着非常密切的联系。美国超高温公司曾研究了纤维随机取向的碳毡、多股丝编织的三维结构以及平纹碳布,石墨布层状基体对复合材料性能的影响。指出,基体中孔隙     

前苏联的防热—介电材料

防热-介电材料也叫防热-无线电透波材料,多数为陶瓷基复合材料,有石英玻璃、三向石英立体织物浸渍硅树脂或硅溶胶等,均属熔化型烧蚀,生成的液膜具有较高的粘度、不碳化并能继续保持透波性能。它可与玻璃/酚醛、高硅氧/酚醛、碳/酚醛防热材料相匹配使用,用于导弹弹头天线窗防热-介电盖板。     

浸铅青铜的碳石墨材料简介

碳石墨材料具有耐高温、热膨胀系数低、有良好的耐腐蚀性、独特的自润滑性等特性。这些优良特性,使碳石墨材料被广泛地应用于化工、冶金、机械、航空、原子能等部门。碳石墨材料和金属相比,虽然有许多金属材料所不及的优异性能,但也有其严重弱点,例如机械强度低,易漏液漏气,这就大大地限制了碳石墨材料的应用范围。国内外碳石墨材料工业部门都致力于研究新工艺,以便利用碳石墨材料的优良性能,克服其弱点,改善性能,扩大应用范围。而浸渍金属的工艺就是达到此目的最有效的新工艺之一。     

精细分散含锆碳基复合材料及其烧蚀表面形貌

以一种含分散的纳米氧化锆的沥青作为黏结剂或浸渍剂,通过热压和浸渍工艺制备出含锆石墨和碳/碳复合材料。采用扫描电镜对样品中锆的分散状况进行了表征。结果表明:锆元素是以1μm左右的颗粒均匀分散在含锆石墨和碳/碳复合材料中。含锆石墨和碳/碳复合材料在氧-乙炔烧蚀试验中,由于锆的存在使不同种类碳之间的烧蚀趋于一致,材料表面烧蚀更加均匀。     

三向碳/碳材料转捩压力的测量

为评估三向碳/碳材料的烧蚀性能，在北京空气动力研究所研制的FD—04F电弧加热器上对三向碳／碳材料进行了滑行试验，测出了三向碳／碳材料的转接压力。试验结果表明：滑行试验在测量转接压力方面是有效的，并给出了三向碳／碳模型的转授压力数据和最终外形形状。     

再入飞行器鼻锥材料的筛选试验—M组

本文提供了再入飞行器鼻锥材料筛选试验的结果,这些筛选试验是在俄亥俄州莱特·彼得逊空军基地的空军飞行动力实验室再入鼻锥试验设施上进行的。这些试验称为“M组”试验,是政府部门为发展先进鼻锥材料而进行的若干批鼻锥筛选试验中的第一批试验。至少有10个承包商和政府部门参加了这些试验,共计试验了75个模型和21种材料。这组试验的结果以及试验后的若干分析工作,为当前的鼻锥材料建立了一个广阔的数据基础。这些模型中。有4种是石墨材料,有17种是碳—碳材料。碳—碳编织形式包括1—1—1、1—1—3、1—1—4、1—1—5、2—2—1、2—2—3、2—2—4、2—2—6的排布形式,外加一种极向编织方案。关于碳—碳的制作,至少包括了五种工艺方法。从鼻锥材料在再入鼻锥试验设施中展示的性能来说,最好的材料是994石墨和2—2—3精细编织碳—碳。另外。其余那些石墨和几种碳—碳结构也都是有希望的材料。     

前苏联轻质防热材料和碳／醛酚复合材料

1 轻质防热材料 前苏联研制的轻质防热材料广泛用于导弹弹头、弹体过渡段、喷管以及其它局部防热部位。该种轻质防热材料以氯磺化聚乙烯树脂为基体,并加入不同填料(如氧化硅)和不同轻质空心小球(如玻璃空心小球、酚醛树脂空心小球、碳空心小球、丙烯酸酯空心小球、W-SiO_2和Ni-酚醛复合空心小球     

最终热处理温度对三向碳-碳材料抗热震性能的影响

本文采用抗热震因子这一指标来衡量三向碳-碳增强石墨复合材料的性能,指出最终热处理温度对材料性能的影响:提高最终两次的热处理温度,可以降低材料的线膨胀系数、拉伸强度,提高材料的抗热震因子,导热系数无明显变化。     

碳-碳材料抗氧化涂层

碳-碳和石墨等碳基材料具有重量轻,高温(1200—1800℃)机械性能好,抗热震等优点,但当温度高于480℃时,这些材料在空气中会很快发生氧化,所以必须涂覆抗氧化涂层。大多数抗氧化涂层采用化学气相沉积(CVD)工艺制得,因此,为了得到抗氧化的碳化硅表面层,必须有专门的沉积设备。     

瀝青浸漬法制备三向增强的碳—碳复合材料的初步研究

一、引言石墨类材料具有优异的烧蚀性能,因此在研究高性能鼻锥材料时受到了很大的重视。但是块状石墨有一些缺点限制了它的应用,主要是:(1)机械强度不够高,(2)耐热震性较差,(3)不易做成所需尺寸的部件。用碳纤维来增强石墨,构成所谓“碳—碳复合材料”,是克服上述缺点的有效途径。制备碳—碳复合材料的工艺方法主要有     

碳-环氧卫星天线材料性能研究

本文介绍碳-环氧抛物面反射器天线材料性能研究。包括的项目有材料微波反射性能和其他物理力学性能试验。为此对T300、M40碳纤维增强环氧648复合材料的上述各项性能进行测定。并对T300纤维增强四种环氧树脂(环氧648、644、618及AFG-90)复合材料进行微波反射性能测定。试验结果表明在确定的微波反射试验条件下,试样的微波反射系数值与试样表面纤维方向有关.当纤维方向与微波反射在表面形成电流线方向成平行时,反射系数最大,成90°时反射系数值最小,树脂基体对碳-环氧复合材料表面微波反射系数没有显著的影响。     

新型的M158型碳-石墨轴承材料

前言 近年来新研制的M158型碳-石墨材料是一种新型的优良的密封、轴承材料,特别是作为轴承材料,更有着自己特殊的应用。 M158型碳-石墨材料具有低的摩擦系数、高的化学稳定性和良好的导热性。因此,它特别适合于大负荷、强腐蚀等条件下使用。它具有良好的抗磨性能,在大多数情况下能成功地运行10000小时以上而无过度磨损,使用寿命长。另外,M158型碳-石墨     

碳—碳复合材料的界面层

碳—碳复合材料存在有不同层次的界面层,它影响着材料的力学和物理性能,而界面层的组成和结构,又和纤维表面、基体特性和工艺条件有关。本文从增强纤维、基体碳、裂纹、孔隙和抗氧化涂层几方面来讨论界面层问题。     

碳/碳多孔防热复合材料压缩性能研究

常见高性能热防护材料的力学性能较为薄弱,这成为了飞行器热防护系统发展的瓶颈。因此,如何设计热防护材料,使其具有良好隔热效果同时兼具足够的承载能力,成为当前的研究热点。本文针对碳/碳多孔防热复合材料进行了单轴压缩实验,获得了其压缩应力—应变曲线,研究了其压缩变形特征及相应的失效模式,并通过SEM观测变形前后的材料细观结构,分析了材料内部的细观变形机制,也为进一步建立表征材料内部细观结构特征的有限元模型和进行数值模拟研究奠定了实验基础。实验结果表明:材料内部纤维主要沿面内随机分布,呈现出明显的分层现象。受其结构的影响,该材料面内方向力学性能比厚度方向优越。     

三维编织碳/酚醛复合材料高温热响应的数值计算

为了准确掌握高温条件下防热复合材料的热响应行为,对基体和纤维束分开建模,利用能量和质量守恒方程,并考虑热解过程中酚醛基体密度和材料热属性的变化,计算高温条件下三维编织碳/酚醛复合材料的热响应行为,预测复合材料温度场和热解度的分布规律,并给出质量损失率、炭层生成位置以及厚度的变化情况。结果表明:加热过程中,三维编织碳/酚醛复合材料的温度分布极不均匀,在加热面上基体温度明显高于纤维束温度,而在材料内部竖向纤维束温度反而高于基体温度;加热开始时炭层没有立刻产生,而是需要一段时间的过渡,在此过渡时间内炭层平均厚度为0。