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碳碳螺栓生产加工方法有哪些?

1.碳/碳复合材料的界面

  界面是复合材料极其重要的微观结构。作为增强体和基体之间的“桥梁”,它对复合材料的物理力学性能有着至关重要的影响。复合材料一般由增强相、基体相及其中间相(界面相)组成,每种相都有自己独特的结构、性能和功能。增强相主要起承载作用,而基体相主要起连接增强相和基体的作用,界面是连接增强相和基体的桥梁,也是应力传递者。

  在理想的复合材料中,界面相应具有以下功能:传递载荷——界面相应具有足够的强度来传递载荷,调节复合材料中的应力分布;缓解层作用——相应的界面可以缓解界面处的热应力;阻隔功能——相应的界面可以阻止元素的扩散和阻碍有害的化学反应,减少纤维的化学损伤;抗氧化-界面相可以在纤维周围形成屏障,阻止氧气在高温下与纤维接触,有效保护纤维。松散粘结层-适度界面结合的作用,既能传递载荷,又能及时释放粘结剂(解离),使延伸至界面的基体裂纹沿解离的界面层偏转。碳/碳复合材料中常用的界面包括热解碳、热解石墨、六方BN、纯氧化物和复合氧化物(如稀土硅酸盐、氧化铝、二氧化硅和二氧化硅)。常用的纤维涂层工艺包括直接法和间接法。通过直接方法的涂层材料在涂覆之前和之后不经历化学变化,例如物理气相沉积。间接涂层材料是通过化学合成或涂层过程中的转变制成的,例如化学气相沉积、溶胶-凝胶、前驱体裂解和原位合成。

2.形成坯体
  生坯成型是指根据产品的形状和性能要求,将CF预成型为所需结构形状的坯体,以进一步致密化C/C复合材料。  

  碳/碳复合材料的制备过程包括:碳纤维及其结构的选择;基体碳前体的选择;碳/碳复合材料坯料成形技术:生坯致密化过程、中间过程和最终产品加工等。

3.碳纤维的选择

碳纤维纱束的选择和纤维织物结构的设计是制造C/C复合材料的基础。通过合理选择纤维类型和织物编织参数,如纱束排列取向、纱束间距和纱束体积含量,可以改变C/C复合材料的力学和热物理性能,以满足产品性能的要求。

  常用的CF有三种,分别是人造丝CF、聚丙烯腈(PAN)CF和沥青CF,它们分别由原丝人造丝、聚丙烯腈(PAN)和沥青制成。聚丙烯腈(PAN)CF在CF中应用广泛,而低成本的沥青基CF正在开发中,国内已开发成功,但尚未进入市场。碳纤维还可分为高模量碳纤维(HM)和高强度碳纤维(HT)。前者具有高强度,而后者具有高弹性模量。纤维的选择主要基于所设计的复合材料的用途和工作环境。用于增强C/C复合材料的纤维种类很多,重要结构选用高强高模纤维。如果需要低导热系数,选择低模量碳纤维,如粘胶基碳纤维..

  一般来说,CF的性能会随着C/C复合材料的制备过程而变化,加工温度会影响纤维的性能,尤其是未经石墨化的纤维。总之,纤维的选择主要取决于纤维的成本、织物结构、性能和工艺稳定性。

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