碳-碳复合材料的应用

1. 碳-碳复合材料的应用

碳/碳复合材料由于其独特的性能，已广泛应用于航空航天、汽车工业、医学等领域，如火箭发动机喷管及其喉衬、航天飞机的端头帽和机翼前缘的热防护系统、飞机刹车盘等。

2. 碳化硅陶瓷的应用

SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。

3. 新型陶瓷材料的介绍

新型陶瓷又称为工业陶瓷，即工业生产用及工业产品用陶瓷。是精细陶瓷中的一类，这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。由于工业陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性，可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境，已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料，在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等，利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。

新型陶瓷分类：
1、氧化铝陶瓷
该陶瓷是以AL2O3为主要成分的陶瓷（AL2O3质量分数分成>45%).根据瓷坯中主晶相的不同，可分为刚玉瓷、刚玉一莫来石瓷和莫来石瓷等；也可按AL2O3的质量分数分成75瓷、95瓷和99瓷等。
应用：氧化铝瓷熔点高、硬度高、强度高、且具有良好的抗化学腐蚀能力和介质介电性能。但脆性大、抗冲击性能和抗热震性差，不能承受环境温度的剧烈变化。可用于制造高温炉的炉管、炉衬、内燃机的火花塞等，还可制造高硬度的切削刀具，又是制造热电偶绝缘套管的良好材料。
2、碳化硅陶瓷
碳化硅陶瓷的最大特点是高温强度大，具有很高的热传导能力，耐磨、耐蚀、抗蠕变性能高，常被用做国防、宇航等科技领域中的高温烧结材料，即用于制造火箭尾喷管的喷嘴、浇注金属用的喉嘴及热电偶套管、炉管等高温零件。
应用：由于热传导能力高，还可用于制造气轮机的叶片、轴承等高温强度零件，以及用做高温热交换器的材料、核燃料的包封材料等。
3、氮化硅陶瓷
氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。
Si3N4 陶瓷是一种共价键化合物，基本结构单元为[ SiN4 ]四面体，硅原子位于四面体的中心，在其周围有四个氮原子，分别位于四面体的四个顶点，然后以每三个四面体共用一个原子的形式，在三维空间形成连续而又坚固的网络结构。

4. 碳化硅陶瓷可以应用在

碳化硅陶瓷的应用：
SiC的最初应用是由于其超硬性能，可制备成各种磨削用的砂轮、砂布、砂纸以及各类磨料，因而广泛应用于机械加工行业。第二次世界大战中又发现它还可以作为炼钢时的还原剂以及加热元件，从而促进了SiC的快速发展。SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用，碳化硅已经广泛应用于高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域。
SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。别名金刚砂。

5. 碳基复合材料的介绍

carbon matrix composite碳基复合材料有两种制备方法：一是浸渍法，即用增强体浸渍熔融的石油或煤沥青，再经碳化和石墨处理，它的基体是石墨碳，呈层状条带结构，性能是各向异性的。还有用增强体浸渍糠醇或酚醛等热固性树脂，只经碳化处理，它的基体是玻璃碳，即无定型碳结构，性能是各向同性的；另一是CVD法，即把烃类化合物的热解碳沉积在增强体上来进行复合，这种方法的碳基体是类似玻璃碳的热解碳。碳/碳复合材料不耐氧化，所以有时需要加抗氧化涂层。

6. 碳-碳复合材料的特性

尽管碳/碳复合材料有诸多优良的高温性能, 但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应，导致材料的性能急剧下降。因此，碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径，即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护；随着温度的升高，则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料与氧的直接接触，以达到氧化防护的目的。目前使用最多的是涂层的方法，随着技术的不断进步，对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多，而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。

7. 碳化硅基板陶瓷金属化的应用与研究

现代新技术的发展离不开材料，并且对材料提出愈来愈高的要求。随着材料科学和工艺技术的发展，现代陶瓷材料已经从传统的硅酸盐材料，发展到涉及力、热、电、声、光诸方面以及它们的组合，将陶瓷材料表面金属化，使它具有陶瓷的特性又具有金属性质的一种复合材料，对它的应用与研究也越来越引起人们重视。
  
 通过化学镀、真空蒸镀、离子镀和阴极溅射等技术，可以使陶瓷片表面沉积上Cu、Ag、Au等具有良好导电性和可焊性的金属镀层，这种复合材料常用来生产集成电路、电容等各种电子元器件。作为集成电路的方面，是将微型电路印刷在上面，用陶瓷做成的基片具有导热率高、抗干扰性能好等优点。随着电子工业、计算机的飞速发展，集成电路变得越来越复杂，包括的装置和功能也是越来越多，这样就要求电路的集成化程度越来越高。此时使用碳化硅陶瓷基板金属化的基片能够大幅提高电路集成化，实现电子设备小型化。
  
 电容器作为一种重要的电气件，它在电子工业和电力工业都有着很重要的用途。其中陶瓷电容器因具有优异的性能而占有很重要的地位，目前它的产销量是很大的，而且每年还在递增。
  
 电子仪器在工作时。一方面向外辐射电磁波，对其他仪器产生干扰，另一面还要遭受外来电磁波的干扰。当今电子产品的结构日益复杂，品种与数量日益增多，灵敏度日益提高，所以电磁干扰的影响也日益严重，已经引起了人们的重视。
  
 在电磁屏蔽领域，表面金属化陶瓷同样发挥着重要的作用，在陶瓷片表面镀上一层 Co-P和Co-Ni-P合金，沉积层中含磷量为0.2%-9%，其矫顽磁力在200-1000奥斯特，常作为一种磁性镀层来应用，由于其抗干扰能力强，作为最高等级的屏蔽材料，可用于高功率和非常灵敏的仪器，主要用在军工产品上面。
  
 碳化硅陶瓷金属化在工艺上有化学镀、真空镀膜法、物理蒸镀法、化学气相沉淀法及喷镀法。

8. 什么是碳/碳复合材料，有哪些特性？

碳/碳复合材料具有低密度(<2.0g/cm3)、高比强、高比模量、高导热性、低膨胀系数，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是目前在1650℃以上应用的唯一备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料。 　　
尽管碳/碳复合材料有诸多优良的高温性能, 但它在温度高于400℃的有氧环境中发生氧化反应，导致材料的性能急剧下降。因此，碳/碳复合材料在高温有氧环境下的应用必须有氧化防护措施。碳/碳复合材料的氧化防护主要通过以下两种途径，即在较低的温度下可以采取基体改性和表面活性点的钝化对碳/碳复合材料进行保护；随着温度的升高，则必须采用涂层的方法来隔绝碳/碳复合材料 　　
与氧的直接接触，以达到氧化防护的目的。目前使用最多的是涂层的方法，随着技术的不断进步，对碳/碳复合材料超高温性能的依赖越来越多，而在超高温条件下唯一可行的氧化防护方案只能是涂层防护。