CLVD快速致密CC复合材料高温热物理性能.pdfVIP

V01．25 第25卷第5期 新型炭材料 No．5 IVIATERIALS Oct．2010 2010年lO月 NEWCARBON 文章编号：1007．8827(2010)05-0343-05 CLVD快速致密C／C复合材料的高温热物理性能 刘晓荣， 金鸣林， 张琢， 杨俊和， 欧阳春发 (上海应用技术学院材料科学与工程学院，上海200233) 摘要： 以聚丙烯腈预氧丝整体毡为增强体，采用快速液气相沉积联合沥青浸渍一炭化增密制备高速列车用C／C 复合制动材料。研究了所制材料在30℃一800℃时的热扩散率、比热容、导热系数等热物理性能。研究发现：随温 度升高，C／C复合材料平行于纤维叠层方向和垂直于纤维叠层方向的热扩散率均呈非线性降低，而比热容呈非线 性增大。材料的导热性能表现出明显的各向异性，平行纤维叠层方向的导热系数先升后降，在200oC时出现极大值 186．7W·in～·K～，是垂直于纤维方向导热系数的5．8倍。而垂直于纤维叠层方向的导热系数表现平稳。通过 Wiedmann—Franz比值的分析，认为所制C／C复合材料在低温区以声子导热为主，高温区以电子导热为主。采用本 制备工艺可获得导热性能优良的C／C复合材料。 关键词：C／C复合材料；化学液相气化沉积；聚丙烯腈预氧丝；热物理性能；Wiedmann．Franz比 332 A 中图分类号：TB 文献标识码： 1 前言 上J，是一种具有商业化应用前景的快速致密化新 工艺。上世纪90年代后对CLVD的工艺、致密机 摩擦制动过程中产生的能量通常转化为热能， 理、所制材料微观结构和力学性能的研究逐渐多起 须在极短时间内散发出去。循环热应力是制动材料 来H引，但对采用CLVD工艺所制材料的热物理性 产生热疲劳裂纹的主要因素，同时兼具优良摩擦磨 能的研究则报道较少；另一方面，对高温条件下C／C 损性能和热物理性能一直是制动材料追求的目标， 复合材料的导热性能研究也较少。 亦即研究制动材料的热物理性能至关重要。C／C复 为降低C／C复合材料制造成本，笔者选用价格 合材料具有摩擦性能好、热膨胀系数低、抗热裂性能 较低廉的24k聚丙烯腈预氧丝为增强纤维，通过快 好、高温强度高等优异性能，使其成为先进、理想的 速液气相沉积(CLVD)联合浸渍一炭化增密制备高 制动材料，在军用、民用飞机上得以广泛应用。C／C 速列车用C／C制动材料，研究了该C／C制动材料在 制动材料的工程化制备工艺主要为等温压差CVI 不同温度下的热物理性能变化规律。 法，由于制造周期长，成本高，很大程度上限制了其 广泛的商业化利用。因此，简化工艺、降低成本成为 2实验 C／C复合材料的主要研究方向之一。 2．1材料制备 近十多年来，降低C／C复合材料制造成本的努 采用24