20世紀(jì)70年代是C/C復(fù)合資料在美國(guó)跟歐洲得到了疾速的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了碳纖維的多向編織技巧,高壓液相浸漬工藝以及化學(xué)氣相浸滲工藝,使C/C復(fù)合資料的機(jī)能得到進(jìn)一步的進(jìn)步。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)),對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
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20世紀(jì)80年代以來(lái),C/C復(fù)合資料在世界各國(guó)的研究都極為活潑,一直開(kāi)發(fā)出新的工藝,在機(jī)能進(jìn)步、疾速致密化、抗氧化等研究范疇都獲得了很大的進(jìn)展。
碳纖維復(fù)合材料如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小,因此有很高的比強(qiáng)度。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱耍饲笆澜缟咸祭w維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)),對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
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C/C復(fù)合資料的制備方法有很多,所用的原料不同,C/C復(fù)合資料的制備工藝也各不雷同如圖10-1所示,演繹起來(lái)重要有浸漬、CVD法、高壓碳化法及粉末燒結(jié)法等。浸漬法絕對(duì)而言設(shè)備比較簡(jiǎn)單,而且這種方法實(shí)用性也比較普遍。它的毛病是要經(jīng)過(guò)重復(fù)屢次浸漬碳化的輪回才干達(dá)到密度請(qǐng)求。CVD法是直接在坯體孔內(nèi)沉積碳,以達(dá)到填孔跟增密的目標(biāo)。沉碳易石墨化,且與纖維之間的物理兼容性好,而且不會(huì)像浸漬法那樣在再碳化時(shí)產(chǎn)生緊縮。因此這種方法的物理機(jī)械機(jī)能比較好。但在CVD進(jìn)程中,假如碳在坯體名義沉積就會(huì)禁止氣體向內(nèi)部孔的擴(kuò)散。對(duì)名義沉積的碳利用機(jī)械的方法除去,再進(jìn)行新一輪沉積。對(duì)厚制品CVD法也存在著一定的艱苦。而且這種方法的周期也很長(zhǎng)。切實(shí)高壓碳化法并不能算是一種制備C/C復(fù)合資料獨(dú)破的方法,但因其存在特別性而被單列為一種方法。這種方法是在超高壓下進(jìn)行碳化處理浸漬后的C/C復(fù)合資料坯體,它可能避免坯體中浸入物在高溫下消散。這種方法可大大進(jìn)步碳收率。以瀝青為例,常壓碳化法收率為%,9.81MPa下碳化收率達(dá)90%,在98.1MPa下碳化,收率可瀕臨100k。但這種方法對(duì)設(shè)備請(qǐng)求較高,特別是制備大制品時(shí),很難實(shí)現(xiàn)。
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