1. 碳碳複合材料概述

碳碳複合材料（Carbon-Carbon Composite），是由碳纖維和碳基體組成的複合材料，具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕等優良性能，特別適合在高溫環境下使用。這些特性使得碳碳複合材料在航空航天、軍工、冶金和新能源等領域得到廣泛應用。

 

2. 碳碳複合材料的主要特性

碳碳複合材料具有以下主要特性：

• 高強度和高模量：碳纖維的強度和模量非常高，能夠承受極大的機械應力。

• 耐高溫：碳碳複合材料在高溫下保持其力學性能，適合高溫結構件。

• 低熱膨脹係數：熱膨脹係數極低，在高溫環境中尺寸穩定性好。

• 耐腐蝕：對多種化學介質具有優異的耐腐蝕性。

 

3. 碳碳複合材料的加工流程

碳碳複合材料製品的加工包括原材料準備、成型、碳化和石墨化、浸滲和熱處理等步驟。

3.1 原材料準備

首先，選用高性能碳纖維作為增強材料，然後選擇適合的樹脂基體，將碳纖維與樹脂基體混合，制備成預成型體。

 

3.2 成型

成型是將碳纖維預成型體壓制成所需形狀的過程，常用的方法包括：

• 模壓成型：將碳纖維預成型體置於模具中加壓成型。

• 纏繞成型：將碳纖維預成型體纏繞在模具上，形成所需形狀。

 

3.3 碳化和石墨化

碳化是將成型好的碳纖維預成型體在高溫下進行加熱，使其樹脂基體轉化為碳。隨後進行石墨化處理，在更高溫度下使碳結構轉變為石墨結構，以提高材料的導電性和耐高溫性能。

 

3.4 浸滲和熱處理

為進一步提高碳碳複合材料的性能，進行多次浸滲和熱處理。通過浸滲樹脂或焦油，填充材料內部孔隙，再經過高溫處理，增強材料的密度和機械性能。

 

3.5 精加工

經過碳化、石墨化和浸滲處理後的碳碳複合材料通常需要進行精加工，包括機械加工、磨削和表面處理等，以達到精確的尺寸和良好的表面質量。

 

4. 碳碳複合材料的應用

碳碳複合材料製品在多個領域具有廣泛的應用：

• 航空航天領域：用於製造火箭噴嘴、航天器耐高溫部件等。

• 軍工領域：用於製造導彈鼻錐、耐高溫結構件等。

• 冶金領域：用於製造高溫爐部件、熱處理爐夾具等。

• 新能源領域：用於製造燃料電池部件、太陽能電池基板等。

 

總結

碳碳複合材料以其優異的性能在現代工業中發揮著重要作用。通過科學的加工流程，碳碳複合材料製品能夠滿足各種苛刻環境的需求，推動科技進步和工業發展。