[整理]CC复合材料的制备及方法.

C/C复合材料的制备及方法
地点：山西大同大学炭研究所
时间：5.31——6.3
学习内容：
一、C/C复合材料简述
C/C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。

优点：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。

缺点：非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差，制造加工周期长，设计方法复杂。

二、C/C复合材料的成型技术
化学气相沉积法
气相沉积法（CVD法）：将碳氢化合物，如甲烷、丙烷、液化天然气等通入预制体，并使其分解，析出的碳沉积在预制体中。

技术关键：热分解的碳均匀沉积到预制体中。

影响因素：预制体的性质、气源和载气、温度和压力都将影响过程的效率、沉积碳基体的性能及均匀性。

工艺方法：温度梯度法
温度梯度法
工艺方法：将感应线圈和感应器的几何形状做得与预制体相同。

接近
感应器的预制体外表面是温度最高的区域，碳的沉积由此开始，向径向发展。

温度梯度法的设备如下图：
三、预制体的制备
碳纤维预制体是根据结构工况和形状要求，编织而成的具有大量空隙的织物。

二维编织物：面内各向性能好，但层间和垂直面方向性能差；如制备的氧化石墨烯和石墨烯
三维编织物：改善层间和垂直面方向性能；如热解炭
四、C/C的基体的获得
C/C的基体材料主要有热解碳和浸渍碳两种。

热解碳的前驱体：主要有甲烷、乙烷、丙烷、丙烯和乙烯以及低分子芳烃等；大同大学炭研究所使用的是液化天燃气。

浸渍碳的前驱体：主要有沥青和树脂
五、预制体和碳基体的复合
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：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，以确保得到高致密和高强度的C/C复合材料。

化学气相沉积法制备工艺流程：
碳纤维预制体→通入C、H化合物气体→加热分解、沉积→C/C复合材料。

六、碳碳复合材料的机械加工和检测
可以用一般石墨材料的机械加工方法，对C/C制品进行加工。

对C/C
制成品的检测大同大学炭研究所没有介绍。

七、C/C复合材料的氧化保护
解决碳碳复合材料高温抗氧化的途径主要是，采用在碳碳复合材料表面施加抗氧化涂层，使C与O2隔开，保护C/C复合材料不被氧化。

大同大学炭研究所使用的方法是：抗氧化涂层法
抗氧涂层使用的试剂：高锰酸钾，磷酸二氢铝，甲醇
八、C/C复合材料的应用
刹车材料方面的应用
如C/C刹车片，用作飞机、汽车和高速火车的刹车材料等
其它方面的应用，如医疗工业等
碳纳米管制备及方法仪器：KTL1600管式炉
载体：瓷舟
保护气体：Ar气
原料：液化石油气（丙烷/丁烷）催化剂：二茂铁C10H10Fe，S粉尾气处理：H2O、H2SO4
通常加热600度左右。