大直径C/C复合材料的特点

    C/C复合材料(Carbon/Carbon Composites)即碳纤维增强碳基复合材料,是由基体碳和一维或二维的增强碳纤维组成,其制备过程是将基体碳充填到碳纤维预制体中。

    C/C复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、大热容、良好的导热性能、优异的摩擦磨损性能以及良好的可设计性,已成功地应用于火箭喷管喉衬、涡轮叶片、导弹端头帽、刹车片等航空航天领域。航空发动机轴间密封材料要求具有良好的热性能、低而稳定的摩擦系数以及高速旋转产生的巨大离心力所需的高强度,这使得C/C复合材料成为选轴间密封材料。

    大直径C/C复合材料开口弹性密封环(以下简称密封环)加工在国内次进行,材料难加工、零件尺寸大,具有很大的挑战性,对加工工艺、刃具、机床等有一定的特殊要求。针对C/C复合材料加工特点,本文从密封环开口定型、车削、铣削、平面研磨等几个方面阐述了C/C开口弹性密封环的加工技术。


     C/C复合材料主要指标:

    (1)抗拉强度:周向、径向≥120MPa,轴向≥40MPa;

(2)密度1.8~2.0g/cm3;

    (3)肖氏硬度≤70。

    C/C复合材料是新材料领域中重点研究和开发的一种新型超高温材料,它具有以下显著特点[4]:

    (1)密度小(<2.0g/cm3),仅为镍基高温合金的1/4,陶瓷材料的1/2。

    (2)高温力学性能极佳。温度升高至2200℃时,其强度不仅不会降低,甚至比室温还高,这是其他结构材料无法比拟的。

    (3)抗烧蚀性能良好,烧蚀均匀,可以用于3000℃以上高温短时间烧蚀的环境中。

    (4)摩擦磨损性能优异,其摩擦系数小,性能稳定,是各种耐磨和摩擦部件的佳候选材料。

    (5)具有其他复合材料的特性,如高强度、高模量、高疲劳度和蠕变性能等。

    C/C复合材料力学性能呈各向异性,机械加工条件比较恶劣,是典型的难加工材料。C/C复合材料切削加工的主要特点:脆性大、强度高、硬度高、层间强度低、切削温度高,切削时在切削力的作用下容易产生分层、崩缺、掉碴等缺陷。