C/C復合材料作為優(yōu)異的熱結構、功能一體化工程材料 ,自1958 年誕生以來(lái) ,在軍工方面得到了長(cháng)足的發(fā)展,其中最重要的用途是用于制造導彈的彈頭部件。由于其耐高溫、摩擦性好,目前已廣泛用于固體火箭發(fā)動(dòng)機噴管、航天飛機結構部件、飛機及賽車(chē)的剎車(chē)裝置、熱元件和機械緊固件、熱交換器、航空發(fā)動(dòng)機的熱端部件等。
1 先進(jìn)飛行器上的應用
導彈、載人飛船、航天飛機等 ,在再入環(huán)境時(shí)飛行器頭部受到強激波 , 對頭部產(chǎn)生很大的壓力 ,其最苛刻部位溫度可達 2760℃,所以必須選擇能夠承受再入環(huán)境苛刻條件的材料。設計合理的鼻錐外形和選材 ,能使實(shí)際流入飛行器的能量?jì)H為整個(gè)熱量1 %～10%左右。 ]
對導彈的端頭帽,也要求防熱材料在再入環(huán)境中燒蝕量低,且燒蝕均勻對稱(chēng),同時(shí)希望它具有吸波能力、抗核爆輻射性能和全天候使用的性能。三維編織的 C/ C 復合材料,其石墨化后的熱導性足以滿(mǎn)足彈頭再入時(shí)由-160 ℃至氣動(dòng)加熱至1700 ℃時(shí)的熱沖擊要求,可以預防彈頭鼻錐的熱應力過(guò)大引起的整體破壞;其低密度可提高導彈彈頭射程,已在很多戰略導彈彈頭上得到應用[3 (見(jiàn)表1) 。除了導彈的再入鼻錐,C/ C 復合材料還可作熱防護材料用于航天飛機(見(jiàn)表2) 。
2 固體火箭發(fā)動(dòng)機噴管上的應用
C/ C 復合材料自上世紀 70 年代首次作為固體火箭發(fā)動(dòng)機(SRM) 喉襯飛行成功以來(lái) ,極大地推動(dòng)了SRM 噴管材料的發(fā)展。采用 C/ C復合材料的喉襯、擴張段、延伸出口錐 ,具有極低的燒蝕率和良好的燒蝕輪廓 ,可提高噴管效率 1 %～3 %,即可大大提高了SRM的比沖。喉襯部一般采用多維編織的高密度瀝青基 C/ C復合材料 ,增強體多為整體針刺碳氈、多向編織等 ,并在表面涂覆SiC以提高抗氧化性和抗沖蝕能力。
美國在此方面的應用有: ①“民兵2Ⅲ”導彈發(fā)動(dòng)機第三級的噴管喉襯材料; ②“北極星”A27發(fā)動(dòng)機噴管的收斂段; ③MX 導彈第三級發(fā)動(dòng)機的可延伸出口錐(三維編織薄壁 C/ C 復合材料制品)。俄羅斯用在潛地導彈發(fā)動(dòng)機的噴管延伸錐(三維編織薄壁 C/ C 復合材料制品) 。
3 剎車(chē)領(lǐng)域的應用
C/ C 復合材料剎車(chē)盤(pán)的實(shí)驗性研究于上世紀1973 年第一次用于飛機剎車(chē)。目前 ,一半以上的 C/C復合材料用作飛機剎車(chē)裝置。高性能剎車(chē)材料要求高比熱容、高熔點(diǎn)以及高溫下的強度 ,C/ C 復合材料正好適應了這一要求,制作的飛機剎車(chē)盤(pán)重量輕、耐溫高、比熱容比鋼高 2. 5 倍;同金屬剎車(chē)相比 ,可節省40 %的結構重量。碳剎車(chē)盤(pán)的使用壽命是金屬基的 5～7倍 ,剎車(chē)力矩平穩 ,剎車(chē)時(shí)噪聲小 ,因此碳剎車(chē)盤(pán)的問(wèn)世被認為是剎車(chē)材料發(fā)展史上的一次重大的技術(shù)進(jìn)步。
目前法國歐洲動(dòng)力、碳工業(yè)等公司已批量生產(chǎn)C/ C 復合材料剎車(chē)片 ,英國鄧祿普公司也已大量生產(chǎn) C/ C 復合材料剎車(chē)片 ,用于賽車(chē)、火車(chē)和戰斗機的剎車(chē)材料
4 C/ C 復合材料用作高溫結構材料
由于 C/ C 復合材料的高溫力學(xué)性能 ,使之有可能成為工作溫度達 1500～1700 ℃的航空發(fā)動(dòng)機的理想材料 ,有著(zhù)潛在的發(fā)展前景。
5 渦輪發(fā)動(dòng)機
C/ C 復合材料在渦輪機及燃氣系統 (已成功地用于燃燒室、導管、閥門(mén)) 中的靜止件和轉動(dòng)件方面有著(zhù)潛在的應用前景 ,例如用于葉片和活塞 ,可明顯減輕重量 ,提高燃燒室的溫度 ,大幅度提高熱效率。
6 內燃發(fā)動(dòng)機
C/ C 復合材料因其密度低、優(yōu)異的摩擦性能、熱膨脹率低 ,從而有利于控制活塞與汽缸之間的空隙,目前正在研究開(kāi)發(fā)用其制活塞。
目前我所在的學(xué)校就是國內研究C/C復合材料的一個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗室，導師做的材料就應用于我國的長(cháng)征系列火箭。但是因為C/C復合材料在各國都是材料應用的前沿，并且高性能C/C復合材料主要應用于軍事領(lǐng)域，國內數據庫如中國知網(wǎng)、維普等相關(guān)文獻很少。我很希望具體了解C/C復合材料的應用情況。比如具體到某一種型號的火箭喉襯。希望各位前輩高手們可以幫幫忙，或者指點(diǎn)一下?。。?大家給我幾篇文獻看看，英文的更好）
我希望碩士畢業(yè)后申請美國的大學(xué)繼續從事C/C復合材料方面的研究（開(kāi)闊一下視野，多學(xué)點(diǎn)東東，國內總體還是有差距的），希望有了解美國復合材料研究情況的指點(diǎn)一下，美國哪幾所學(xué)校有從事C/C復合材料研究方向的。具體哪個(gè)導師比較牛?；蛘咛峁┮幌戮W(wǎng)址我自己查也可以，謝謝大家了！我現在不清楚美國哪個(gè)大學(xué)有研究C/C復合材料的，只知道材料學(xué)方面的美國大學(xué)排名。
這個(gè)帖子發(fā)在這里好像不恰當，但我也不知道該發(fā)哪個(gè)版面了。反正常來(lái)美言，知道武器裝備這個(gè)板塊人相對較多。先發(fā)這里吧！占用大家時(shí)間看貼，sorry。同時(shí)謝謝那些提供幫助的人們，沒(méi)幫上忙得也謝謝。。哈哈
