炭/炭(C/C)復(fù)合材料是以碳纖維增強(qiáng)炭基體的復(fù)合材料,其使用溫度高達(dá)2000℃以上,密度低于2.0g/cm3,比強(qiáng)度是高溫合金的5倍,是—種優(yōu)秀的輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料。從20世紀(jì)60年代美國NASA的Apollo登月計(jì)劃實(shí)施以來,C/C復(fù)合材料已成為航空航天領(lǐng)域不可替代的熱結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)今,無論是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、導(dǎo)彈的再入防護(hù),還是航空剎車副,C/C復(fù)合材料都是首選材料。很難想像,如果沒有C/C復(fù)合材料的存在,世界航空航天事業(yè)能否會(huì)有今天這樣的輝煌成就。
C/C復(fù)合材料早在20世紀(jì)70年代末80年代初已成功用于航天飛機(jī)的鼻錐帽和機(jī)翼前緣,滿足了航天飛機(jī)多次往返飛行的需求。C/C復(fù)合材料在高溫非結(jié)構(gòu)方面因能夠很好地滿足各種苛刻技術(shù)要求而嶄露頭角,其應(yīng)用正向多個(gè)方向發(fā)展,其中最重要的應(yīng)用對象有:①火箭噴管,如美國和法國的直徑為3.0~3 .2m的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的喉徑接近1m;俄羅斯的潛地導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管延伸錐是采用直徑為2.5m的薄壁C/C件;②導(dǎo)彈鼻錐(端頭帽),如美國MX和侏儒導(dǎo)彈就是采用三維細(xì)編穿刺C/C鼻錐。更具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用是在多次重復(fù)的高溫氧化環(huán)境下長期工作的初級(jí)或次級(jí)承力結(jié)構(gòu),這是當(dāng)前C/C研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
C/C復(fù)合材料還是—種優(yōu)異的航空剎車材料,它不僅重量輕(僅為金屬基的l/4左右)、壽命長(是金屬基的5~7倍)、熱容大,而且工作更加可靠。因此,國內(nèi)外新—代的飛機(jī)(無論是民航機(jī)還是軍用機(jī)),其剎車副已大多采用C/C復(fù)合材料,它代表了新型航空剎車材料的發(fā)展方向。