Que sont les composites carbone-céramique ?

Face à la demande croissante dans le domaine de la fabrication d'équipements de pointe, les composites carbone-céramique sont de plus en plus considérés comme des matériaux prometteurs pour la prochaine génération de systèmes de friction hautes performances et de composants structurels à haute température. Alors, que sont les composites carbone-céramique ? Fondamentalement, les composites carbone-céramique sont la structure composite multiphasée de carbone-céramique formée parcarbone de siliciumphases céramiques dans la matrice de carbone renforcée par des fibres de carbone par dépôt chimique en phase vapeur ou frittage par réaction en phase liquide.

Ce matériau composite conserve la faible densité, la résistance aux températures élevées et aux chocs thermiques des matériaux en carbone, tout en abordant les faiblesses des matériaux en carbone pur telles qu'une faible résistance à l'oxydation et une résistance à l'usure insuffisante. Il présente donc une durée de vie plus longue et des performances plus stables dans des conditions de travail extrêmes telles que des frottements à haute température, des charges élevées et des cycles de fonctionnement à haute fréquence.

Avantages des composites carbone-céramique

1. Performances mécaniques supérieures pour leur haute résistance, leur haute ténacité et leur module élastique élevé.

2. Excellente résistance aux hautes températures, résistance aux chocs thermiques et résistance à l'oxydation

3. Performance légère, la densité des composites carbone-céramique est d'environ 1,8 à 2,2 g/cm³.

4. Propriétés de friction stables même dans des conditions humides, leur coefficient de friction est d'environ 0,30 à 0,45.

5. Superbe résistance à la corrosion aux acides, alcalis, sels et autres substances chimiques.

Application de composites carbone-céramique

Pendant longtemps, l'application des matériaux carbone-céramique s'est principalement concentrée dans des scénarios haut de gamme tels que les systèmes de freinage de l'aérospatiale et des courses. Leur prix élevé, leurs processus de fabrication complexes et leur capacité de production limitée ont rendu difficile leur pénétration sur le marché industriel à plus grande échelle. Cependant, avec l'amélioration continue des capacités nationales de fabrication haut de gamme et de contrôle des coûts, ce matériau passe du laboratoire au domaine industriel et est largement utilisé dans les équipements de transport, les nouvelles énergies, les semi-conducteurs et d'autres domaines industriels.

1. Par rapport aux disques de frein métalliques traditionnels, les matériaux en carbone-céramique ont un poids considérablement réduit pour la même résistance, tout en possédant une capacité thermique plus élevée et une meilleure résistance à la décoloration thermique. Ils peuvent toujours maintenir un coefficient de friction stable dans des conditions de freinage à grande vitesse et de démarrages et d'arrêts fréquents. Cet effet superposé de légèreté et de haute fiabilité rendcdisques de frein en céramique arbonun choix idéal pour les systèmes de transport ferroviaire et le marché automobile qui recherchent les économies d'énergie, la réduction de la consommation et la sécurité opérationnelle.

2. Dans le processus d'extraction et de traitement thermique des cristaux photovoltaïques, les composants structurels du champ thermique doivent fonctionner pendant une longue période dans des environnements à haute température, qui ont des exigences extrêmement élevées en matière de résistance aux températures élevées, de résistance aux chocs thermiques et de stabilité dimensionnelle. Bien que les matériaux graphites traditionnels aient une certaine capacité de résistance à la température, ils présentent des goulots d'étranglement en termes de résistance mécanique et de résistance à l'oxydation à haute température. Les matériaux carbone-céramique, avec leurs meilleures performances, prolongent la durée de vie des équipements, réduisent la fréquence de remplacement et sont progressivement devenus la direction de mise à niveau pour les équipements de champ thermique haut de gamme.

3. Le domaine des semi-conducteurs est un autre marché typique à haute barrière. Un grand nombre de composants structurels et de matériaux de conteneurs de haute pureté, résistants aux températures élevées et peu polluants sont nécessaires dans les domaines de la croissance cristalline, de l'épitaxie et du traitement thermique à haute température. Les composites carbone-céramique présentent des avantages uniques en termes de stabilité thermique et de résistance mécanique et peuvent être utilisés pourcreusetset les composants associés à haute température.