大直徑C/C復合材料的特點

    C/C復合材料(Carbon/Carbon Composites)即碳纖維增強碳基復合材料,是由基體碳和一維或二維的增強碳纖維組成,其制備過程是將基體碳充填到碳纖維預制體中。

    C/C復合材料具有低密度、高比強度、高比模量、大熱容、良好的導熱性能、優異的摩擦磨損性能以及良好的可設計性,已成功地應用于火箭噴管喉襯、渦輪葉片、導彈端頭帽、剎車片等航空航天領域。航空發動機軸間密封材料要求具有良好的熱性能、低而穩定的摩擦系數以及高速旋轉產生的巨大離心力所需的高強度,這使得C/C復合材料成為選軸間密封材料。

    大直徑C/C復合材料開口彈性密封環(以下簡稱密封環)加工在國內次進行,材料難加工、零件尺寸大,具有很大的挑戰性,對加工工藝、刃具、機床等有一定的特殊要求。針對C/C復合材料加工特點,本文從密封環開口定型、車削、銑削、平面研磨等幾個方面闡述了C/C開口彈性密封環的加工技術。


     C/C復合材料主要指標:

    (1)抗拉強度:周向、徑向≥120MPa,軸向≥40MPa;

(2)密度1.8~2.0g/cm3;

    (3)肖氏硬度≤70。

    C/C復合材料是新材料領域中重點研究和開發的一種新型超高溫材料,它具有以下顯著特點[4]:

    (1)密度?。?lt;2.0g/cm3),僅為鎳基高溫合金的1/4,陶瓷材料的1/2。

    (2)高溫力學性能極佳。溫度升高至2200℃時,其強度不僅不會降低,甚至比室溫還高,這是其他結構材料無法比擬的。

    (3)抗燒蝕性能良好,燒蝕均勻,可以用于3000℃以上高溫短時間燒蝕的環境中。

    (4)摩擦磨損性能優異,其摩擦系數小,性能穩定,是各種耐磨和摩擦部件的佳候選材料。

    (5)具有其他復合材料的特性,如高強度、高模量、高疲勞度和蠕變性能等。

    C/C復合材料力學性能呈各向異性,機械加工條件比較惡劣,是典型的難加工材料。C/C復合材料切削加工的主要特點:脆性大、強度高、硬度高、層間強度低、切削溫度高,切削時在切削力的作用下容易產生分層、崩缺、掉碴等缺陷。