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碳/碳(簡(jiǎn)稱C/C)復(fù)合材料是碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料，由碳纖維和碳基體組成。它們不僅具有碳-石墨材料的固有性質(zhì)，如低密度(理論密度為2.2g/cm，實(shí)際密度通常為1.75 ~ 2.10g/cm)；而且具有一系列有益的力學(xué)和熱力學(xué)性能:高溫高強(qiáng)度、高模量、良好的斷裂韌性、耐磨性和抗熱震性、低熱膨脹系數(shù)等。因此，C/C復(fù)合材料是碳-石墨材料家族中最好的材料。目前已廣泛應(yīng)用于航天飛機(jī)端蓋和機(jī)翼前緣、洲際導(dǎo)彈端部和頭錐、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、飛機(jī)剎車盤等熱防護(hù)系統(tǒng)。這表明碳/碳復(fù)合材料的制備過程包括:碳纖維及其結(jié)構(gòu)的選擇；碳前驅(qū)體的選擇；碳/碳復(fù)合材料坯體的成型工藝:坯體致密化技術(shù)、工序間加工和最終產(chǎn)品等。
1、碳纖維的選擇
一般來說，CF的性能會(huì)隨著C/C復(fù)合材料的制備過程而發(fā)生變化，加工溫度會(huì)影響纖維的性能，尤其是非石墨化纖維的性能。總之，纖維的選擇主要取決于纖維的成本、織物結(jié)構(gòu)、性能和工藝穩(wěn)定性。
碳纖維紗束的選擇和纖維織物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是制造C/C復(fù)合材料的基礎(chǔ)。通過合理選擇纖維類型和織物編織參數(shù)，如紗束排列取向、紗束間距、紗束體積含量等。可以改變C/C復(fù)合材料的力學(xué)和熱物理性能，以滿足產(chǎn)品的性能要求。常用的CF有三種，分別是人造絲CF、聚丙烯腈(PAN)CF和瀝青CF，它們分別由原絲人造絲、聚丙烯腈(PAN)和瀝青制成。聚丙烯腈(PAN)CF是應(yīng)用最廣泛的CF，而低成本的瀝青基CF正在開發(fā)中。在國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)成功，但尚未進(jìn)入市場(chǎng)。CF也可分為高強(qiáng)度CF(HT)和高模量CF(HM)。前者強(qiáng)度高，后者彈性模量高。纖維的選擇主要基于所設(shè)計(jì)的復(fù)合材料的用途和工作環(huán)境。用于增強(qiáng)C/C復(fù)合材料的纖維種類很多，重要結(jié)構(gòu)選用高強(qiáng)高模纖維。如果需要低熱導(dǎo)率，則選擇低模量CF，如粘膠基CF。
