Jinan Vantage-碳碳复合材料-应用领域简介
碳碳复合材料概述
碳碳复合材料概述第一篇：碳碳复合材料概述碳/碳复合材料碳/碳复合材料概述摘要本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。
关键词碳碳复合材料制备工艺性能应用１前言C/C复合材料是指以碳纤维或各种碳织物增强，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积（CVD）所形成的复合材料。
碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%, 故该材料具有密度低,耐高温, 抗腐蚀, 热冲击性能好, 耐酸、碱、盐,耐摩擦磨损等一系列优异性能。
此外, 碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500℃, 对热应力不敏感, 抗烧蚀性能好。
故该复合材料具有出色的机械特性, 既可作为结构材料承载重荷, 又可作为功能材料发挥作用, 适于各种高温用途使用[1]。
因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。
２碳碳复合材料的发展碳碳复合材料是高技术新材料，自1958年碳碳复合材料问世以来，经历了四个阶段：60年代——碳碳工艺基础研究阶段，以化学气相沉积工艺和液相浸渍工艺的出现为代表； 70年代——烧蚀碳碳应用开发阶段，以碳碳飞机刹车片和碳碳导弹端头帽的应用为代表； 80年代——碳碳热结构应用开发阶段，以航天飞机抗氧化碳碳鼻锥帽和机翼前缘的应用为代表；90年代——碳碳新工艺开发和民用应用阶段，致力于降低成本，在高性能燃气涡轮发动机航天器和高温炉发热体等领域的应用。
由于碳碳具有高比强度、高比刚度、高温下保持高强度，良好的烧蚀性能、摩擦性能和良好抗热震性能以及复合材料的可设计性，得到了越来越广泛的应用。
当今,碳碳复合材料在四大类复合材料中就其研究与应用水平来说,仅次于树脂基复合材料,优先于金属基复合材料和陶瓷基复合材料,已走向工程应用阶段。
从技术发展看，碳碳复合材料已经从最初阶段的两向碳碳复合材料发展为三向、四向等多维碳碳复合材料；从单纯抗烧蚀碳碳复合材料发展为抗烧蚀—抗侵蚀和抗烧蚀—抗侵蚀—稳定外形碳碳复合材料；从但功能材料发展为多功能材料。
炭炭复合材料
炭/炭复合材料一、综述炭/炭复合材料(C/C)是由炭纤维及其制品(炭毡或炭布)增强的炭纤维复合材料。
C/C的组成元素只有一个，即碳元素，因而C/C 具有许多炭和石墨材料的优点，如密度低(石墨的理论密度为2.2 g/cm3)和优异的热性能，即高的导热性、低热膨胀系数以及对热冲击不敏感等特性。
作为新型结构材料，C/C还具有优异的力学性能，如高温下的高强度和模量，尤其是其随温度的升高，强度不但不降低，反而升高的特性以及高断裂韧性、低蠕变等性能。
这些特性，使C/C复合材料成为目前唯一可用于高温达2800 ℃的高温复合材料。
C/C复合材料在航空航天、核能、军事以及许多工业领域受到极大关注。
二、C/C复合材料的应用世界各国均把C/C复合材料用作导弹及先进飞行器高温区的主要热结构材料，随着材料性能的不断改进，其应用领域逐渐拓宽。
1、航空航天领域的应用包括先进飞行器上的应用、固体火箭发动机喷管上的应用、刹车领域的应用等。
2、生物学上的应用--骨修复上C/C复合材料能控制孔隙的形态，这是很重要的特性，因为多孔结构经处理后，可使天然骨骼融入材料之中，目前C/C复合材料在临床上已有骨盘骨夹板和骨针的应用;人工心脏瓣膜中耳修复材料也有研究报道;人工齿根已取得了很好的临床应用效果。
三、性能(1)物理性能有耐酸、碱和盐的化学稳定性，其比热容大，热导率随石墨化程度的提高而增大，线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等优越性能。
(2)力学性能炭纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍，C/C复合材料的拉伸强度大于270 MPa，单向高强度C/C复合材料可达700 MPa以上。
(3)热学及烧蚀性能C/C复合材料导热性能好、热膨胀系数低，因而热冲击能力很强，不仅可用于高温环境，而且适合温度急剧变化的场合。
其比热容高，这对于飞机刹车等需要吸收大量能量的应用场合非常有利。
四、制备（1）液相浸渍工艺液相浸渍工艺是制备C/C复合材料的一种主要工艺。
碳碳复合材料
碳\碳复合材料摘要：碳/碳(简称C/C)复合材料，即以碳纤维(简称CF)增强碳基体所组成的复合材料，不仅具有高比强度等良好的结构性能，而且具有耐热、绝热、吸附、超导、耐磨等优异的功能特性，是最有发展前途的高技术新材料之一。
本文综述了碳\碳复合材料的基体相、增强体、界面、制备方法、应用等，对国内外的发展状况进行了总结。
[1]关键词：碳\碳复合材料/基体/增强体/制备/应用正文:碳/碳（简称C/C）复合材料是碳纤维增强碳基体的复合材料，它由碳纤维和碳基体两cm，实际密度部分组成，不仅具有碳-石墨材料的固有本性，如低密度（理论密度为2.2g/3cm）；而且还具有一系列有益的力学性能和热力学性能：高温下高强度、通常为1.75~2.10g/3高模量、良好的断裂韧性、耐磨损性能和抗热震性能、热膨胀系数小等，因此，C/C复合材料是碳-石墨材料家族中性能最好的材料，目前已广泛应用于航天飞机的端头帽和机翼前缘的热防护系统、洲际导弹的端头和鼻锥、火箭发动机喷管、飞机刹车盘等，显示出了极大的优越性。
C/C复合材料的制备工艺包括:CF及其结构的选择;基体碳先驱物的选择;C/C复合材料坯体的成型工艺;坯体的致密化工艺以及工序间和最终产品的加工等。
1、碳纤维的选择CF纱束的选择和纤维织物结构的设计是制造C/C复合材料的基础，通过合理选择纤维种类和织物的编织参数，如纱束的排列取向、纱束间距、纱束体积含量等，可以改变C/C复合材料的力学和热物理性能，以满足制品性能方面的要求。
常用CF有三种，即人造丝CF，聚丙烯腈(PAN)CF和沥青CF。
它们分别由先驱料人造丝、聚丙稀腈(PAN)和沥青制成的。
CF中的聚丙烯腈(PAN)CF使用得最多，而低成本的沥青基CF正在得到发展，在我国已研制成功，但尚未进入市场。
CF又可分为高强CF(HT)的高模CF(HM)。
前者强度高，而后者弹性模量高。
纤维选择主要基于所设计复合材料的用途和工作环境，用于增强C/C复合材料的纤维有多种，对重要的结构选用高强、高模纤维;若要求导热系数低，则选用低模量CF，如粘胶基CF。
碳碳复合材料的应用
碳碳复合材料的应用
碳碳复合材料是一种具有优异性能的新型材料，其在航空航天、汽车制造、电子产品等领域有着广泛的应用。
本文将就碳碳复合材料的应用进行介绍。
首先，碳碳复合材料在航空航天领域有着重要的应用。
由于碳碳复合材料具有高强度、高模量、耐高温等优异性能，因此被广泛应用于航天器的热结构件、导弹的导向系统、飞机的制动系统等方面。
其优异的性能使得碳碳复合材料成为航空航天领域不可或缺的材料之一。
其次，碳碳复合材料在汽车制造领域也有着重要的应用。
随着汽车工业的不断发展，对汽车材料的要求也越来越高。
碳碳复合材料具有轻质、高强度、耐磨损等特点，因此被广泛应用于汽车的制动系统、排气系统、车身结构等方面。
碳碳复合材料的应用不仅可以提高汽车的性能，还可以减轻汽车的重量，降低能耗，符合现代汽车工业的发展趋势。
此外，碳碳复合材料在电子产品领域也有着重要的应用。
由于碳碳复合材料具有优异的导热性能和电磁屏蔽性能，因此被广泛应用于电子产品的散热模块、EMI 屏蔽罩、天线支架等方面。
碳碳复合材料的应用可以提高电子产品的稳定性和可靠性，满足了电子产品对材料性能的要求。
总的来说，碳碳复合材料具有广泛的应用前景，在航空航天、汽车制造、电子产品等领域都有着重要的应用。
随着科技的不断发展，相信碳碳复合材料的应用领域还会不断扩大，为各行各业的发展提供更多可能性。
碳碳复合材料剖析课件
多功能化
研发具有光、电、磁、热等功能的碳碳复合材料，拓展其在传感器、能源、环保 等领域的应用。
制造工艺优化
低成本化
简化生产流程，降低原材料和能源消耗，实现大规模生产， 降低成本，提高市场竞争力。
环保化
碳碳复合材料剖析课 件
目录
CONTENTS
• 碳碳复合材料简介 • 碳碳复合材料的制造工艺 • 碳碳复合材料的性能分析 • 碳碳复合材料的增强机制 • 碳碳复合材料的未来发展与挑战 • 案例研究：碳碳复合材料在航空航天领
域的应用
01 碳碳复合材料简介
定义与特性
碳碳复合材料定义
高强度与轻质
由碳纤维和碳基体组成的复合材料，其中 碳纤维提供强度和刚度，碳基体起到粘结 和传递载荷的作用。
应用领域
航空航天
用于制造飞机结构件、发动机 部件和航天器部件等，提高飞
行器的性能和安全性。
汽车工业
用于制造汽车刹车片、传动轴 和气瓶等部件，提高汽车的性 能和安全性。
体育器材
用于制造高尔夫球杆、自行车 车架和弓箭等运动器材，提高 运动表现和竞技水平。
机械工业
用于制造精密机械零件、刀具 和模具等，提高机械加工的精
03 碳碳复合材料的性能分析
力学性能
高强度和模量
碳碳复合材料由于其独特的微观结构和纤 维增强机制，展现出高强度和模量，使其 成为承受高负荷和高温环境的理想选择。
各向异性
由于纤维的排列方向和编织方式，碳碳复 合材料的力学性能在不同方向上表现出差
异性。
抗疲劳性能
碳碳复合材料具有良好的抗疲劳性能，能 在反复应力作用下保持性能稳定，降低疲 劳失效的风险。
碳纳米金属基复合材料应用
碳纳米金属基复合材料应用什么是碳纳米金属基复合材料？碳纳米金属基复合材料是一种由金属基体和嵌入其中的碳纳米材料组成的复合材料。
碳纳米材料可以是碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯等，而金属基体可以是铝、镁、钛等金属。
这种复合材料具有很多优异的特性，例如高强度、低密度、优异的导电性和导热性，以及出色的机械性能和化学稳定性。
碳纳米金属基复合材料的制备方法有很多种，包括机械混合、化学气相沉积、电化学沉积、表面修饰等。
这些方法可以根据具体的应用需求选择，以实现所需的性能和结构。
碳纳米金属基复合材料的应用广泛。
首先，它们在航空航天领域具有重要的应用价值。
由于碳纳米材料具有轻量化和高强度的特点，将其嵌入金属基体中可以显著提升航空航天器的性能。
例如，利用碳纳米金属基复合材料可以降低飞机的重量，提高燃油效率，增加载荷能力，并改善航空器的耐久性和抗疲劳性能。
其次，碳纳米金属基复合材料在电子和电气领域也有广泛的应用。
由于碳纳米材料具有良好的导电性能和导热性能，将其与金属基体结合可以制备出高性能的电子器件和散热器件。
例如，利用碳纳米金属基复合材料可以制备高效的电子电路、超级电容器和电磁屏蔽材料。
此外，碳纳米金属基复合材料还可以用于制备柔性电子器件和可穿戴设备，以满足日益增长的便携式电子产品的需求。
此外，碳纳米金属基复合材料还可以应用于储能和催化领域。
由于碳纳米材料具有大spec-ific 表面积和优异的电化学性能，将其与金属基体结合可以制备高性能的储能材料，例如超级电容器和锂离子电池。
此外，碳纳米金属基复合材料还可以被用作催化剂的载体材料，以提高催化剂的稳定性和活性。
总结起来，碳纳米金属基复合材料是一种具有广泛应用前景的材料。
它们在航空航天、电子和电气、储能和催化等领域都有潜在的应用价值。
随着相关技术的不断进步和发展，碳纳米金属基复合材料将会在更多领域展现出它们独特的优势和潜力。
碳碳复合材料
将碳/碳复合材料表面形成SiC，可以获得一种梯度 “陶瓷碳/碳复合材料”。
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二、碳/碳复合材料性能
1、力学性能——常温性能
高性能单向增强和正交增强C/C的性能
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密封材料
电刷材料
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(2)烧蚀材料
固体火箭发动机喷管
喷管结构简化，部件数量减少30%以上，极大地提高喷管的可靠性 C/C喷管轻质，大幅度减轻喷管结构质量，可减重30~50%
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导弹、航天飞机头锥和翼缘
C/C复合材料轻质、耐高温、稳定性和可靠性高
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C/C复合材料出现后，很快得到重视，并应用到宇航、 火箭、导弹、航空等高技术领域，并在其它领域也开始得 到应用。
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C/C是由Cf或Cf制品（布、毡、织物）增强碳基体的碳 基复合材料。
C/C组成元素只有C，因而具有碳材料(包括石墨)的优点：
● 密度低； ● 高的导热性； ● 低的热膨胀系数(CTE)； ● 超高温力学性能； ● 对热冲击不敏感等
❖ 在进行1～3次浸渍碳化时，复合材料的密度增加较快， 从预制体密度（约1.2～1.3g/cm3）增加到1.6g/cm3以上；
❖ 从第四次循环浸渍碳化开始，则每次复合材料的密度增 加相对较慢。
❖ 为了减少浸渍－碳化次数，提高浸渍碳化效率和改善复 合材料的性能，一般采用真空压力浸渍工艺，形成了压 力浸渍碳化工艺（PIC, Pressure Impregnation Carbonization）。并且在沥青液态浸渍－碳化工艺中得 到应用。
碳纤维复合材料的研究与应用
碳纤维复合材料的研究与应用简介碳纤维复合材料是一种高强度、高刚度、轻质化、高耐蚀性的高级材料。
它由碳纤维和树脂基体组成，具有优异的力学、物理、化学等性能。
目前，碳纤维复合材料已广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、医疗器械等领域。
碳纤维的生产碳纤维是一种高强度、高模数的纤维材料，其主要成分是碳元素。
碳纤维的生产主要分为以下几步：原料选择碳纤维的原材料是聚丙烯腈(PAN)、沥青和煤焦油。
其中以PAN为主要原料，其次是沥青和煤焦油。
PAN的纤维化程度高，且经济实惠，是碳纤维生产的主要原料。
纤维化PAN经过预处理后，再通过拉伸和碳化的工序，制成碳纤维。
碳纤维的制备过程主要分为三个阶段：预氧化、碳化和石墨化。
预氧化是指将PAN预处理后固化，以便将其碳化成为具有一定强度的原始碳纤维。
碳化是指将预氧化后的PAN在高温下进行重整制备成高强高模的碳纤维。
石墨化是将碳化后的碳纤维在高温下处理，结晶化，以提高其强度与模量。
将制成的碳纤维进行表面处理，并进行丝束整理、筛分、对捻等后处理加工，成为纤维束或纤维绳。
树脂基体的选择和制备树脂基体常用的材料有热固性树脂和热塑性树脂。
热固性树脂多用于碳纤维的制造中，热塑性树脂主要用于易于成型的产品。
热固性树脂主要有环氧树脂、苯醇酚树脂、酚醛树脂等。
环氧树脂是最常用的基体材料，它具有良好的化学稳定性和耐久性，且可通过改变配比，达到不同的性能要求。
热塑性树脂主要有聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂等。
与热固性树脂相比，热塑性树脂具有成型性好、质量稳定、加工稳定等优点，但强度和耐用性较弱。
碳纤维复合材料的制备碳纤维和树脂基体通过复合工艺制成碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的制造一般包括以下工艺流程：布料、预浸渍、硬化、成型、修整、钻孔、表面处理等工序。
布料纤维以规定长度、宽度、厚度等要求，堆放在模具内。
将环氧树脂预浸渍碳纤维纱线匀布在模具上，排出预浸渍后的碳纤维，压实为薄片，形成初步成型。
硬化放入烤箱中，固化出初步制成的树脂固体。
碳纤维复合材料在船舶市场的应用
碳纤维复合材料在船舶市场的应用摘要：随着我国科学技术的飞速发展，碳纤维复合材料在海洋船舶中的应用非常广泛，这主要得益于它所特有的优异性能，尤其是在海水环境中所表现出来的优异性能。
采用复合材料设计制造船舶可以实现高航速、低排放、远续航、长寿命、优异舒适性的设计理念，已经成为现代造船的理想材料。
基于此，本文首先对碳纤维复合材料的性能进行了概述，详细探讨了碳纤维复合材料在船舶市场的应用现状，旨在促进船舶业的快速发展。
关键词：碳纤维复合材料；船舶市场；应用碳纤维（Carbon fiber）是一种纤维状碳材料。
它具有强度比钢的还大、密度比铝的还小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、热膨胀系数小、导电性像金属、可吸收冲击能量等很多宝贵的电学、热学以及力学性能，是一种高科技的新型材料。
近年来，在船舶市场得到了广泛的应用。
1 碳纤维复合材料的性能碳纤维复合材料因具有如下的优异性能而成为船艇工业不可缺少的重要材料。
1.1耐腐蚀船艇长年航行在江河湖泊、大洋深海之中，日晒雨淋，水泡盐蚀，工作环境十分恶劣，因此要求建造船艇的材料耐水、耐盐雾、耐腐蚀、耐环境老化、抗水生物附生。
木材长期浸泡在水中会腐烂，钢铁经海水腐蚀要生锈，而复合材料只要配方设计合理，工艺优化，可耐酸、耐碱、耐海水浸蚀，水生物也难以附生，是船艇建造的理想材料。
用碳纤维复合材料制造的渔船不但降低自重，提高船速，节约能耗，而且因耐海水性好，大大提高了使用寿命，经济效益明显。
1.2优良的声、磁、电性能碳纤维复合材料透波、透声性好，无磁性，介电性能优良，适宜作舰艇的功能结构材料。
船艇依靠声纳在海上定位、测距、发现目标，作为声纳设备保护装置的声纳导流罩，其材料要求透声波性好，声波的失真畸变小。
特性阻抗是表征透声性能的重要参数，材料的特性阻抗与海水越接近，越适宜作舰艇的声纳导流罩。
传统不锈钢声纳导流罩的特性阻抗大，已遭淘汰。
复合材料以其优良的透声性能而成为声纳导流罩的首选材料。
碳_碳复合材料的性能和应用进展
学术论文
ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＰＡＰＥＲ 综述
（６）在 汽 车 工 业 ， 碳 纤 维 制 动 器 已 用 于 桑 塔 那 轿 车 及 其他机动车上。碳纤维还应用于眼镜框、音响设备、医 疗器械、人体医学、生物工程、建筑材料等领域。
４ 结语
关 键 词 ： 碳／碳 复 合 材 料 ；石 墨 化 度； 性 能 ；应 用 中图分类号：ＴＱ３２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－５９２２（２０１０）１２－００８０－０３
碳／碳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。碳／碳复合材料在高温热处理之后碳元素质量分数高于 ９９％，故该材料具有密度低，耐高温，抗腐蚀，耐热冲击 性能好，耐酸、碱、盐，耐摩擦磨损等一系列优异性能。 此外，碳／碳复合材料的室温强度可以保持到２ ５００ ℃，对 热应力不敏感，抗烧蚀性能好。故该复合材料具有出色 的机械特性，既可作为结构材料，又可作为功能材料使 用，适于各种高温用途［１］。
碳／碳 复 合 材 料 在 树 脂 基 复 合 材 料 、 金 属 基 复 合 材 料、碳／碳复合材料以及陶瓷基复合材料等４大类复合材料 中的研究与应用水平仅次于树脂基复合材料，已经全面 走 向 工 程 应 用 阶 段［２］ 。Ｃ／ Ｃ复 合 材 料 是 一 种 多 相 非 均 质 混 合物。这种材料的力学性能、热物理性能及摩擦磨损性 能与材料的碳结构密切相关［３￣５］。石墨化度是Ｃ／Ｃ复合材料 最重要的结构参数之一，通过调整、控制Ｃ／Ｃ复合材料各 组元及整体的石墨化状态、程度，可以赋予Ｃ／Ｃ复合材料 不同的性能，满足不同的使用要求 。 ［６￣９］ 因此，石墨化研 究是Ｃ／Ｃ复合材料研究的一个非常重要的领域。
碳碳复合材料的应用
碳碳复合材料的应用综述碳碳复合材料是一种高性能材料，具有优异的力学、热学和化学性能。
随着科学技术的不断发展，碳碳复合材料的应用范围越来越广泛，涵盖了航空航天、汽车、军事、机器人等多个领域。
本文主要介绍碳碳复合材料的应用，包括航空航天、汽车、军事和机器人等领域。
一、航空航天领域在航空航天领域，碳碳复合材料主要用于制造高温介质下工作的发动机和推进系统零部件，如燃烧室、喷管和结构件等。
碳碳复合材料可以承受高温、高压和高速条件下的工作环境，具有耐烧蚀、抗熔化和抗热震动等优点，成为了航空航天领域中最重要的材料之一。
二、汽车领域碳碳复合材料在汽车制造中的应用主要集中在刹车系统和运动部件中。
碳碳复合材料的高温稳定性和摩擦性能，使其成为刹车系统中制动器盘和制动垫的理想材料。
在运动部件中，碳碳复合材料的高强度和高刚度使其被用于制造引擎配件、轮辐、悬架件等。
三、军事领域在军事领域，碳碳复合材料主要应用于制造导弹和卫星的热结构件、导热罩和喷气式发动机的结构件等。
碳碳复合材料具有极高的耐热和抗烧蚀能力，能够在高温、高压和高速的极端环境下工作，对于军事装备的稳定性和可靠性起到了关键作用。
四、机器人领域在机器人领域，碳碳复合材料主要应用于制造机器人的结构件、关节和末端执行器等。
碳碳复合材料的高强度、高刚度和轻量化特性，使其成为机器人零部件的理想选择。
碳碳复合材料的高温稳定性也改进了机器人在极端环境下的表现。
总结除了以上所提到的领域，碳碳复合材料还有一些其他的应用，例如核工业、电子学、运动器材等。
在核工业领域，碳碳复合材料的优异机械性能和较低的中子截面使其成为核反应堆的结构材料和转子材料的理想选择。
目前全球核反应堆中使用碳碳复合材料制造的部件数量逐年增加。
在电子学领域，碳碳复合材料也有一些应用，例如制造封装片、静电消除器、微波吸收材料等。
碳纤维增强碳碳复合材料还被用于制造半导体生产设备中的防静电夹具和盘子。
在运动器材领域，碳碳复合材料的高强度、高刚度和轻量化特性使其成为制造高端自行车、高尔夫球杆、滑雪板、曲棍球杆、保龄球球杆等器材的理想材料。
碳碳复合材料应用单晶炉热场
高温稳定性
碳碳复合材料具有出色的耐高温 性能，能够在单晶炉热场中保持 稳定的物理和化学性质，确保单
晶炉热场的稳定运行。
轻质高强
碳碳复合材料具有轻质、高强的 特点，能够有效减轻单晶炉热场 的重量，提高热场的热效率，降
低能耗。
长寿命
碳碳复合材料的化学性质稳定， 不易与炉内物质发生反应，能够 保证单晶炉热场的长寿命运行。
未来发展方向与展望
新型碳碳复合材料的研发
随着科技的不断进步，未来将会有更多新型的碳碳复合材料出 现，这些新材料将具有更高的性能和更广泛的应用领域。
优化制备工艺
目前碳碳复合材料的制备工艺还存在一些问题，如成本高、周 期长等，未来将通过优化制备工艺，降低成本、缩短周期，提 高碳碳复合材料的可重复性和可扩展性。
碳碳复合材料在单晶炉热场中的解决方案
抗氧化涂层处理
通过涂覆抗氧化涂层，提高碳碳复合材料在高温 环境下的稳定性。
材料匹配设计
在设计和制造过程中，充分考虑材料的热膨胀系 数匹配问题，以减少热应力。
优化制备工艺
通过优化制备工艺，提高碳碳复合材料的性能和 稳定性，减少长期使用中的性能衰退。
05 结论
碳碳复合材料在单晶炉热场中的重要性
03 碳碳复合材料在单晶炉热 场中的应用
碳碳复合材料在单晶炉热场中的优势
高温性能优异
轻质高强
碳碳复合材料具有出色的高温稳定性，能 够在极高的温度下保持结构和性能的稳定 性，满足单晶炉热场的高温需求。
碳碳复合材料具有轻质、高强的特点，能 够有效减轻单晶炉热场的重量，同时提高 设备的机械强度和刚性。
轻质高强
碳碳复合材料具有轻质、高强 的特点，能够有效减轻结构重 量，提高结构强度。
JinanVantage碳碳复合材料应用领域简介
耐热材料领域-炉外材料-夹具
•对于脱蜡行业，扩散结合行业，以及金属热处理行业来说，为了使产品得到最 佳效果，产品夹具的改良成为一个大的课题。 •C/C材料本身热变形小，可以在热处理条件下多次使用，而且具有比耐热钢质 量轻的优点。 •除此高温下的优异性能之外，产品与我公司独资研发的弹簧产品配套使用，可 以给夹具带来一定的使用保护，从而可以提高生产能力，并且提高可操作性。
应 用 实 例
•螺旋桨翼，叶片 •滑板 •轴承
工业用离合器
工业用制动器
汽车用离合器，限滑差速器LSD 汽车用制动器，闸
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摩擦材料领域-C/C摩擦材料的特征
1. 耐热度高 耐热度100%相当于碳素制品
可以在树脂和金属材料都不能使用的温度趋于使用此产品
2. 尺寸变形尺度小 热膨胀系数 0～1(×10-6/℃)
优良的耐热性能及低重量，可作为金属热处理过程中的工具，如烧制垫 板，料盒，以及高温炉内耐温材料。可以提高成品率及生产效率
摩擦材料领域
根据先进的制造技术，制造出的优良的耐磨产品，可用作夹具，刹车 片，火车导电架的滑板等等。
高机械性能领域
C/C复合材料和 C/CMC产品集质量轻，耐热好，热膨胀小，高强度， 高弹性等优点于一身，可满足产业界多种多样的需要。
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高机械性能领域-液晶制造装置用机械臂
•在液晶玻璃搬运过程中可使用机械臂。 •运用产品的优良的耐热性，质量轻和高弹新 的特点。
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高机械性能领域-半导体制造装置用机械手
•与以前的铝基陶瓷比较，产品具有质量轻，加工型 能耗，耐热冲击性优异的优点。
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耐热材料领域
碳复合材料在航空航天领域的作用等
碳复合材料在航空航天领域的作用等Bhikhhk 问：1、碳/碳复合材料在航空航天领域有重要作用，它般是怎样制备的？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/碳是一种刚性热结构材料，主要依靠辐射方式散热，允许结构温度持续上升到辐射平衡温度为止。
其优点是强度和模量高，强度随使用温度升高而增大，热性能好，辐射系数高，使用温度高，并涂敷抗氧化涂层后，使用温度可达1650C,可用于各种重复使用航天器的最高温区防热系统。
可保持结构外形不变，因此可重复使用；缺点是抗氧化性差。
2、在滑行的米格，29进气口被一块平板堵住，为什么难道发动机不会熄火？答：米格一29的进气口设计得比较特殊。
进气口内有较接的挡扳（即提问中的“平板”）与前起落架的支柱联动，起飞时挡板堵住进气口。
此时，通过进气道上方的百叶窗式的辅助进气门将流入发动机的空气吸进发动机，避免外物（砂石、冰块与鸟等）进入发动机。
当飞机离地后收回起落架时，挡板被挪开，打开进气口。
当飞机降落打开起落架时，挡板放出再次堵住进气口。
这种带挡板的进气口，是一种罕见的设计，主要是米格-29所用发动机RD-33抗外物打击能力较差。
它的风扇工作叶片做得薄而窄，而美国F-15与F-16战斗机用的发动机F100与F110,其风扇工作叶片做得宽而厚，抗击外物打击的能力强。
当米格一29起飞离地后，进气口的挡板不起作用，此时，如遇到机场上空飞翔的鸟禽，鸟禽会被发动机吸入从而对发动机造成损伤,严重时会打坏发动机使发动机停车。
米格一29于1989年第1 次参加法国巴黎航展并进行飞行表演时，苏联著名试飞员科沃丘尔驾驶其别离地向上飞行，突然左侧发动机吸入飞鸟，打坏发动机使发动机停车。
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※ C/CMC材是C/C复合材料与各种金属复合后材料。
C/CMC材的主要用途：
C/C-Al：与铝复合而成，可实现产品的轻质量，高强度，高韧性的特点 使用举例：机器人材料，运送托盘 C/C-Cu：与铜复合而成，产品有导电性的同时，具有高强度以及碳素材料的摩擦性 使用举例：机车导电架接触板、摩擦电器零件 C/C-SiC：与硅复合而成，硅与碳素反映形成SiC，使产品的耐酸化性和耐摩擦性得到提升 使用举例：汽车用摩擦材料，轴承
以前，机械领域的部件多用陶瓷，铝，CFRP等材料制 备，随着该行业的快速大型化，高速化的发展，对于材 料的轻量化和耐热性提出了更高的要求。为了满足客户 的需求，因此提出了高性能C/C材料。
高性能C/C材料的特征：
重量轻 高弹性 低热膨胀 高刚度和韧性 高耐热冲击性
高机械性能领域-物理性能参数与用途
高机械性能领域-耐热垫板
•在大型品成型时使用。 •产品的低热膨胀性使其可以在精密成型时使用。
高机械性能领域-电极材
•由于C/C具有良好的耐腐蚀性，所以可以应用在 腐蚀的环境中。而且产品同时可以实现强度高， 厚度更小，质量更轻的特点。
使用C/C材料所带来的节能案例
摩擦材料领域 C/C复合材料 C/C金属复合材料
根据先进的制造技术，制造出的优良的耐磨产品，可用作夹具，刹车 片，火车导电架的滑板等等。
高机械性能领域
C/C复合材料和 C/CMC产品集质量轻，耐热好，热膨胀小，高强度， 高弹性等优点于一身，可满足产业界多种多样的需要。
耐热材料领域
产品在2000℃~2500℃下生产而成，遇热变形的状况不会发生。 同时，为了使产品达到更好的耐热冲击性，产品经过了反复的热处理。 产品的密度为1.6~1.7g/cm3, 产品重量是耐热钢的1/4。 因为碳素纤维经过强化处理，强度是原来石墨材料的3~5倍，产品掉落也不会产生损伤。
高弹性C/C材料的物理特性：
特性项目 密度 (g/cm3) 抗弯强度 (MPa) 弹性模量(GPa) 比刚性 (×106m) 热膨胀系数 (×10-6/℃) 标准级 1.65 150 80 4.9 0～1 高弹性级 1.65 250 200 12.3 0～1 铝 (参考比较) 3.95 379 370 9.7 8.2
•板材主要用于炉内对保温材料的保护。延长保温材料的使用寿命，减少保温 材的更换频率，并减少维修的次数。 •此外，如图所示，产品可以折弯，所以在圆形炉里面的使用也是可以实现的。 •板材详细尺寸见物理性能。
耐热材料领域-炉内材料-保护用异形板
L型： U型： h型：
•为了满足保温材不同形状的需求，我们特意制作了不同形 状的角型板。(L型，U型，H型) •产品可以保护保温材料的边角部分，增加强度。 •U型，H型角板具体尺寸见“物理性能”
可以消除摩擦产生热量导致的产品变形问题
在干燥的环境下，不需要油脂或者润滑剂就可以达到润滑的效果
可以根据具体使用摩擦环境设计相应的材料
相当于铁（密度：7.8g/cm3)等金属密度的1/4 ～ 1/5
使用经过强化的碳纤维制成，强度是其它粉末烧结而成的石墨 材料的3～5倍
高机械性能领域
高机械性能C/C材料介绍：
耐热材料领域-炉内材料-保护用异形板
•C/C复合材料的螺栓螺母可以在2000℃高温下使用 •产品具有石墨的“没有热变形”的优点，而且可以多次使用没有热损伤，且容易 移动。 •也可以根据客户的不同要求生产不同尺寸的产品。 •全螺产品及一些标准螺栓都有库存，如有需要，可即刻按照需求交货。
耐热材料领域-炉内材料-垫片
对于连续高温炉，一般其设计和制造都会采用标准品。 当炉内运送重物时，一般会采用薄钢板。 C/C复合材料与原来的耐热刚质辊棒相比，其不同之处在 于C/C耐热性能高，不需要进行水冷。因此可以提高炉内的 保温性。并且避免水冷系统漏水的问题。 同时，由于C/C材料几乎没有热变性，可以大幅降低维修 的次数，提高生产效率。 C/C辊棒本身质量轻，能够减少炉内20~50%的能量损耗。
产品介绍-碳碳(C/C)复合材料
C/C复合材料是什么？
• C/C复合材料是在碳纤维基础上进行了石墨 化增强处理的产品。具有质量轻，强度和 弹性高的特点，产品能够耐受2000℃的高 温，具有优良的性能。
C/C复合材料的优点
C/C复合材料
和“金属”比较
良好的耐热性 极小的热膨胀率 很轻的重量（只有铁的1/5） 良好的耐腐蚀性
更高的强度 更好的韧性，不易破碎 更好的韧性，不易破碎 不易粘结（不会胶合） 耐热冲击性好 容易加工
和“石墨”比较 和“陶瓷”比较
和“树脂”比较
良好的耐热性 良好的耐腐蚀性 高的耐摩擦性
C/C复合材料应用领域介绍
耐热材料领域
优良的耐热性能及低重量，可作为金属热处理过程中的工具，如烧制垫 板，料盒，以及高温炉内耐温材料。可以提高成品率及生产效率
•在液晶玻璃搬运过程中可使用机械臂。 •运用产品的优良的耐热性，质量轻和高弹新 的特点。
高机械性能领域-半导体制造装置用机械手
•与以前的铝基陶瓷比较，产品具有质量轻，加工型 能耗，耐热冲击性优异的优点。
高机械性能领域-半导体制造设备用保温筒
•用作直拉硅晶体炉里面的保温筒。 •使用了产品的高强度而且可使尺寸更大，壁厚更小 尺寸:φ 558×φ 550×776 (mm)
耐热材料领域-炉外材料-弹簧
•独有的弹簧产品保持了C/C材料耐高温，可反复使用的优良特性。 •同时，产品在具有高硬度，高韧性的基础上，还有着良好的耐磨耗性， 耐触摸性等，因此在很多行业有着广泛的应用。
耐热材料领域-炉外材料-玻璃生产线用部件
•产品可以应用于玻璃瓶的搬运生产线。 •产品具有良好的耐热冲击性，且强度 大，因此在高速搬运的生产线上，不 会产生断裂现象。 •同时，产品具有碳素材料的耐磨耗性， 自润滑性，这使产品的使用寿命增长， 并且减少了更换，维修的频率。
耐热材料领域-工业炉零件
炉子模型
风扇
加热器
料盒 炉体 隔热护板 料架 炉床
耐热材料领域-炉内材料
• • • • • • • • 炉床 风扇 加热体 炉体 承重板 保温材 保护用异形板 螺栓，螺母，垫片
耐热材料领域-炉内材料-炉床
C/C复合材料的炉床，与原来的石墨材料相比，因为材料本身 的强度增大，可以减少材料的使用量，以减轻炉内重量。因此， C/C材料的采用可以大幅增加炉内需要处理材料的重量，增加 生产量，可以提高产品的生产率。
C/CMC材料※的物理特性：
特性项目 复合金属 密度 (g/cm3) C/C-Al Al 2.1 C/C-Cu Cu 2.6 C/C-SiC Si 2.1
抗弯强度 (MPa)
弹性模量(GPa)
210Hale Waihona Puke 8030055
150
50
※ 也可对清洁室用碳素材料（玻璃炭），树脂材料（含 氟树脂），金属材料（镀镍）等进行表面涂层处理。
耐热材料领域-炉内材料-风扇
•热处理炉生产部门需要选择很多的标准品。
•C/C复合材料的风扇，与原来的不锈钢风扇相比，由于没有热 变形带来的困扰，所以不需要维修。
•又因为C/C复合材料质量轻，强度高的特点，可以大大减轻发 动机的负担。
耐热材料领域-炉内材料-加热体
•与原来的石墨材料相比，C/C复合材料的加热体具有“高强度，高弹性”的特点。 •又因为C/C复合材料经过了炭素化处理，有着良好的加工性能。 •因此，用C/C复合材料可以相对应的制作出尺寸大，厚度薄的各种尺寸的加热体。
耐热材料领域-炉内材料-炉体
•根据C/C符合材料具有“质量轻，强度高，没有热变性”的特性，可以制作 出热处理炉的炉体部分。 •产品与原来石墨材质的炉体相比，由于产品本身强度大，可以采用更少的 材料；从而减轻重量。 •并且增加了热效率性能，提高了生产效率。
耐热材料领域-炉内材料-承重板
辊 棒： 高温炉运输用连接板：
•产品与原来的碳素材料的高强度 相当，但具有更好的耐热冲击性， 所以不会产生破损，且安装和取 出都很方便。 •此外，产品在具有高强度的时候， 还有着优异的加工性能，因此可 以根据需要，加工出各种各样需 要的形状。
•在玻璃瓶搬运中，可以帮助整列排放。 •C/C材料做成的堆放条即使在玻璃瓶 的温度很高的情况下搬运，也不会产 生热变形。因此，可以大幅降低堆放 条的更换和维修次数。 •我们具有高温炉行业的制作经验，根 据这些经验，我们可以制作长度达到3 米以上的产品。
•C/C具有优良的加热性能，导电性能，以 及防静电的特质。
•因此，加热，吸附，加压可以同时完成， 可使所有的基板一次结合。
高机械性能领域-操作手辊棒
•在量产的连续性设备里面使用。
•产品具有高韧性和优异的耐热冲击性，所以在急 冷积热的过程中也不会有影响。
尺寸：60×1250×8 (mm)
高机械性能领域-液晶制造装置用机械臂
连续高温炉在设计和制造使更多的选择并使用标 准品。 与耐热刚的联接板不同，C/C的联接板没有热变性， 使用寿命长，可以降低托盘的更换频率，减少驴子 维修次数，提高生产效率。 此外，由于托盘本身重量的降低，保温性能的提 高，降低了搬送设备的负荷，并且大幅降低了能源 损耗。
耐热材料领域-炉内材料-保温材
耐热材料领域-炉外材料-料盒
耐热材料领域-炉外材料-夹具
•对于脱蜡行业，扩散结合行业，以及金属热处理行业来说，为了使产品得到最 佳效果，产品夹具的改良成为一个大的课题。 •C/C材料本身热变形小，可以在热处理条件下多次使用，而且具有比耐热钢质 量轻的优点。
•除此高温下的优异性能之外，产品与我公司独资研发的弹簧产品配套使用，可 以给夹具带来一定的使用保护，从而可以提高生产能力，并且提高可操作性。
•根据上述的优点，CFC材料在所有的热处 理环境下，都可以发挥其优异的性能，包 括脱蜡，金属热处理，粉末冶金等各样条 件下均可使用。