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液相浸渍工艺是制备C/C复合材料的重要工艺之一,本论文采用CVD和液相浸渍工艺制备了C/C复合材料,并对其力学性能、导热系数、摩擦磨损等性能进行了检测和分析,研究了材料工艺—结构—性能的相互关系。 研究结果表明:由于硼酚醛树脂中的硼和后来加入的2Wt%碳化硼中的硼的催化石墨化作用,使用硼酚醛树脂浸渍的样品的石墨化度很高。浸渍和固化过程应在压力下连续进行;C/C复合材料纤维/基体界面产生应力石墨化现象,它们与纤维和基体前驱体树脂界面的粘结性和炭化条件密切相关。 自制样的力学性能值与国外样品比较,自制样的抗压强度和弯曲强度远远高于国外样品,剪切强度也比国外样品高。自制样品的抗压强度在平行方向为170-241MPa;弯曲强度在平行方向为125-201 MPa;剪切强度为12-16 MPa。分析C/C复合材料的弯曲断裂行为和断口表明,炭纤维基体先进行CVD增密,再进行液相浸渍效果较佳,如果直接进行液相浸渍增密,由于树脂炭与纤维粘结太强,容易引起脆性断裂,不适合在样品增密的初始阶段作浸渍剂。 C/C复合材料的导热系数与密度、石墨化度等因素密切相关,密度越高、石墨化程度高,导热系数越大。材料结构、纤维含量、类型及增强方式等对C/C复合材料的导热系数也有一定影响。 在转速为7500rpm,惯性当量为30Kgm~2,压力为0.6MPa和1MPa的条件下,自制样品的摩擦系数值在0.21~0.34之间,刹车曲线随热处理温度提高,趋于平稳,无波动,线性磨损量在2.0μm/次·单面以下:一般情况下,随石墨化度的升高,C/C复合材料的摩擦系数减小,刹车性能曲线趋于平稳。磨损量也受石墨化度影响较大。一般石墨化度较高的样品,机械磨损较大,氧化磨损较小。 相对而言,浸渍剂为硼酚醛树脂和为呋喃树脂得到的C/C复合材料,前者的石墨化度和导热系数优于后者。但用呋喃树脂浸渍的样品摩擦磨损性能也较好,力学性能比较,呋喃树脂浸渍的样品抗压强度最高,韧性较好;纯硼酚醛树脂浸渍的样品弯曲强度最高,韧性最好。