Углерод-углерод (C-C.) композиты славятся своими исключительными тепловыми свойствами, которые делают их идеальными для высокотемпературных и требовательных приложений, таких как аэрокосмические компоненты (например, тормозные диски для самолетов, ракетные форсунки, Повторно введите кончики носа) и промышленные печи. Эти свойства сильно зависят от производственного процесса, тип волокна, ориентация, и плотность матрицы.
Термические свойства углерод-углеродных композитов
Высокотемпературная стабильность:
Композиты CC сохраняют свои механические свойства и стабильность размеров при чрезвычайно высоких температурах., часто превышает 2000 ℃(3632℉) и даже до 3000℃(5432℉) в неокисляющей атмосфере. Это значительно выше, чем у большинства металлов и другой современной керамики..
Их превосходная стойкость к тепловому удару является основным преимуществом., что позволяет им выдерживать быстрые и экстремальные изменения температуры без значительного ущерба..
Теплопроводность:
Композиты CC могут проявлять широкий диапазон теплопроводности., от хороших изоляторов к отличным проводникам, в зависимости от их изготовления и микроструктуры. Этот “адаптируемый” проводимость является существенным преимуществом.
Анизотропия: Теплопроводность часто анизотропна., это означает, что оно меняется в зависимости от направления.
В плоскости (вдоль направления волокна): Значения могут варьироваться от примерно $10 \текст{ ж/(м·К)}$ Для $233 \текст{ ж/(м·К)}$. Графитированные волокна способствуют более высокой проводимости в плоскости..
Сквозная толщина (перпендикулярно направлению волокна): Обычно значения ниже, Эта цена также Рыночные условия также являются относительно распространенным ценовым диапазоном. $2 \текст{ ж/(м·К)}$ Для $21 \текст{ ж/(м·К)}$.
Температурная зависимость: Теплопроводность обычно уменьшается с повышением температуры., хотя значения могут быть довольно стабильными при очень высоких температурах.
По сравнению с другими материалами: Хотя простой композит углеродного волокна и эпоксидной смолы может обладать теплопроводностью 40 раз меньше, чем у алюминия и 10 раз меньше, чем сталь, усовершенствованные композиты CC, особенно с сильно графитизированными матрицами, может достигать проводимости, сравнимой или даже превосходящей некоторые металлы.
Коэффициент теплового расширения (КТР):
Композиты CC обычно обладают очень низким коэффициентом теплового расширения., это означает, что они демонстрируют минимальные изменения размеров при воздействии температурных колебаний.. Это способствует их превосходной стабильности размеров и стойкости к тепловому удару..
Анизотропия: Как теплопроводность, КТР в композитах CC часто анизотропен..
В направлении волокна, углеродные волокна могут даже иметь отрицательный КТР, это означает, что они слегка сжимаются при нагревании. Это уникальное свойство, в сочетании с матрицей, может привести к очень низкому или даже близкому к нулю общему КТР в определенных направлениях..
Типичные диапазоны линейного КТР составляют примерно от −1× 10⁻⁶ К-1Для +8×10⁻⁶ К-1
КТР зависит от типа волокна., переплетение архитектуры, плотность матрицы, и степень графитации.
Удельная теплоемкость:
Удельная теплоемкость углерод-углеродных композитов в целом сравнима с удельной теплоемкостью графита., особенно при температуре выше 340 К.
Типичные значения составляют около$760 \текст{ Дж/(кг·К)}$ ($0.18 \текст{ БТЕ/(фунт·^циркуль F)}$) при комнатной температуре, который может увеличиваться с температурой.
Факторы, влияющие на тепловые свойства:
Термические свойства композитов CC не являются фиксированными значениями, а значительно различаются в зависимости от:
…
Более подробную информацию о термических свойствах углерод-углеродных композитов и влияющих на них факторах см., нажмите, чтобы посетить: https://www.czgraphite.com/a/news/carbon-carbon-composites-thermal-properties.html
