基本介紹
- 中文名：炭炭複合材料坩堝
- 套用：熔鍊金屬、稀貴金屬、非金屬
產品介紹,具體套用,產品特性,
產品介紹
C/C複合材料坩堝在熔鍊金屬，稀貴金屬、非金屬方面有很大的套用。
C/C複合材料是指以炭纖維或其織物為增強相，以化學氣相滲透的熱解炭或液相浸漬－炭化的樹脂炭、瀝青炭為基體組成的一種純炭多相結構。它源於1958年，美國Chance－Vought公司由於實驗室事故，在炭纖維樹脂基複合材料固化時超過溫度，樹脂炭化形成C/C複合材料。
炭/炭（C/C）複合材料是一種新型高性能結構、能功複合材料，具有高強度、高模量、高斷裂韌性、高導熱、隔熱優異和低密度等優異特性，在機械、電子、化工、冶金和核能等領域中得到廣泛套用，並且在航天、航空和國防領域中的關鍵部件上大量套用。我國對C/C複合材料的研究和開發主要集中在航天、航空等高技術領域，較少涉足民用高性能、低成本C/C複合材料的研究。目前整體研究還停留在對材料巨觀性能的追求上，對材料組織結構和性能可控性、可調性等基礎研究還相當薄弱，難以滿足國民經濟發展對高性能C/C複合材料的需求。因此，開展高性能C/C複合材料的基礎研究具有重大的科學意義和社會、經濟效益。
具體套用
1、剎車領域的套用
C/C複合材料剎車盤的實驗性研究於上世紀1973年第一次用於飛機剎車。目前，一半以上的C/C複合材料用做飛機剎車裝置。高性能剎車材料要求高比熱容、高熔點以及高溫下的強度，C/C複合材料正好是贏了這一要求，製作的飛機剎車盤重量輕、耐高溫、比熱容比鋼高2.5倍，同金屬剎車相比，可節省40%的結構重量。碳剎車盤的使用壽命是金屬的5~7倍，剎車力矩平穩，剎車時噪音小，因此碳剎車盤的問世被認為是剎車材料發展史上的一次重大的技術進步。目前法國歐洲動力、碳工業等公司已經批量生產C/C複合材料剎車片，英國鄧祿普公司也已大量生產C/C複合材料剎車片，用於賽車、火車和戰鬥機的剎車材料。
2、先進飛行器上的套用
飛彈、載人飛船、太空梭等 ,在再入環境時飛行器頭部受到強激波， 對頭部產生很大的壓力，其最苛刻部位溫度可達2760℃,所以必須選擇能夠承受再入環境苛刻條件的材料。設計合理的鼻錐外形和選材，能使實際流入飛行器的能量僅為整個熱量1%～10%左右。對飛彈的端頭帽,也要求防熱材料在再入環境中燒蝕量低，且燒蝕均勻對稱,同時希望它具有吸波能力、抗核爆輻射性能和全天候使用的性能。三維編織的 C/ C複合材料，其石墨化後的熱導性足以滿足彈頭再入時由160 ℃至氣動加熱至1700 ℃時的熱衝擊要求，可以預防彈頭鼻錐的熱應力過大引起的整體破壞;其低密度可提高飛彈彈頭射程，已在很多戰略飛彈彈頭上得到套用。除了飛彈的再入鼻錐，C/ C 複合材料還可作熱防護材料用於太空梭。
3、固體火箭發動機噴管上的套用
C/ C複合材料自上世紀70 年代首次作為固體火箭發動機(SRM) 喉襯飛行成功以來，極大地推動了SRM噴管材料的發展。採用 C/ C 複合材料的喉襯、擴張段、延伸出口錐，具有極低的燒蝕率和良好的燒蝕輪廓，可提高噴管效率1 %～3%,即可大大提高了SRM 的比沖。喉襯部一般採用多維編織的高密度瀝青基C/ C複合材料，增強體多為整體針刺碳氈、多向編織等,並在表面塗覆SiC以提高抗氧化性和抗沖蝕能力。美國在此方面的套用有：①“民兵2Ⅲ”飛彈發動機第三級的噴管喉襯材料； ②“北極星”A27 發動機噴管的收斂段；③MX 飛彈第三級發動機的可延伸出口錐(三維編織薄壁 C/ C 複合材料製品)。俄羅斯用在潛地飛彈發動機的噴管延伸錐(三維編織薄壁 C/ C複合材料製品) 。
4、C/ C 複合材料用作高溫結構材料
由於 C/ C 複合材料的高溫力學性能，使之有可能成為工作溫度達1500～1700 ℃的航空發動機的理想材料,有著潛在的發展前景。
5、渦輪發動機
C/ C複合材料在渦輪機及燃氣系統 (已成功地用於燃燒室、導管、閥門) 中的靜止件和轉動件方面有著潛在的套用前景,例如用於葉片和活塞，可明顯減輕重量 ,提高燃燒室的溫度 ,大幅度提高熱效率。
6、內燃發動機
C/ C複合材料因其密度低、優異的摩擦性能、熱膨脹率低，從而有利於控制活塞與汽缸之間的空隙，目前正在研究開發用其制活塞。
產品特性
·低密度（1.45-1.7 G/CM3）
·纖維方向的熱膨脹係數低，在高溫情況不會變得很脆
·高抗熱震性
·無熱循環載荷下的壓力
·很好的抗蠕變性
·良好的化學穩定性
·可調的電氣和熱性能，依賴於纖維增強材料和熱處理
·可以在溫度高達2800度使用，在真空下或惰性氣體也能使用
·良好的導電性能
·各向異性;
·彎曲和拉伸強度好，導電性和熱傳導性的材料具有不同的值
·導熱係數低
