炭炭复合材料产业国外发展分析

第一节 国外炭炭复合材料产业政策实施

碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料，是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。以碳纤维复合材料为典型代表的炭炭复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化构件材料，在军机、导弹、运载火箭和卫星飞行器上发挥着不可替代的作用，是一种战略性新材料。正因为如此，西方国家把碳纤维视为“战略物资”，长期对外国军品应用实行“禁售、禁运”政策。

国外生产炭炭复合热场材料具有代表性的企业有德国的SGL，日本的KUREHA(吴羽化学)、TOKAI（东海碳素）、TOYO（东洋碳素）等。

国外主要生产炭炭复合材料的厂家都拥有自己的坯体制备技术,在坯体结构设计时,除了考虑坯体结构的均匀性外,还根据刹车盘在具体使用过程中所面临的问题对坯体结构和制备工艺不断进行优化设计,并充分利用原材料,降低炭炭复合材料的制造成本。

日本炭炭复合材料的研究得到日本政府的支持，在日本外贸与工业部(Japan’s Ministry of International Trade and Industry )的资助下，日本石油公司中央技术研究所．日本能中心(Petro leum Energy Center)、日本高温材料研究所，东京工业大学等单位对炭炭复合材料开展了许多应用研究、基础研究．有一定特色。

 
   第二节 国外重点国家或地区发展现状

一、美国

 炭炭复合材料是二十世纪五十年代末期发展起来的一种新型超高温材料，因具有质量轻、摩擦特性好、吸热能力强、使用寿命长、维修方便等突出特点，英、美、法等国在六十年代末七十年代初，几乎同时将炭炭复合材料用于飞机刹车制动系统。目前已逐步取代金属刹车副，成为最先进的刹车副材料，并由该三国的五大公司垄断了炭刹车盘的国际市场。全世界已有40种以上的民机和22种以上军机采用了炭刹车盘，其年产量占世界炭炭复合材料总产量的90％。

美国已将炭炭复合材料用于F100发动机的加力燃烧室喷嘴。目前先进的炭炭喷管材料密度为1.87～1.97g/cm3，环向拉伸强度为75～115MPa，远程洲际导弹端头帽几乎都采用了炭炭复合材料，美国战略导弹弹头的防热材料已由三向炭炭发展为细编穿刺炭炭（端头部分）和C/酚醛（大面积防热部分）。随着现代航空技术的发展，飞机装载质量不断增加，飞行着陆速度不断提高，对飞机的紧急制动提出了更高的要求，炭炭复合材料质量轻、耐高温、吸收能量大、磨擦性能好，用它制作刹车片广泛用于高速军用飞机中。

二、欧洲

法国的欧洲动力公司（SEP）在炭炭材料、碳/陶材料、陶瓷/陶瓷复合材料制品已从宇航领域转移到民品上来；他们采用NO-VOLTEX针刺工艺技术，成功地制造出了性能卓越的碳纤维增强碳基复合材料，其应用已从火箭发动机喷管扩展到民用飞机刹车片。法国的Messier-Bugatti公司主要生产炭炭复合材料飞机刹车副。

德国西格里集团（SGL Group—The Carbon Company）是全球领先的碳素石墨材料及相关产品制造商之一，拥有从碳石墨产品到碳纤维及炭炭复合材料在内的完整生产线。西格里集团在欧洲、北美及亚洲地区拥有40个生产基地及覆盖100多个国家的服务网点。2008年集团全球员工约6500人，销售额达16亿欧元。

三、日本

 日本炭炭复合材料的制备工艺采用沥青浸渍．热等静压高压碳化和低温石墨化，三向织物的纤维含有率为55％，其中x向为40％，Y向为10％，Z向为5％。

炭炭复合材料制件市场由日本的东洋炭素、东海、吴羽化工等3家占领。

东洋炭素公司为应对太阳电池用途为首的需求量的急剧扩大，将新建炭-炭复合材料（高强度炭纤维和炭素基质构成的复合材料）的专用工厂。据悉，东洋碳素将在日本诧间事业所（香川县）内建设约6600㎡的厂房，并引进从碳纤维片材的生产到煅烧一条龙的生产线。投资额包括厂房及附属设备在内约30亿日元。计划2013年夏季前完工，并将设备能力提高一倍，继续在太阳能电池及半导体等成长显著的领域内获得高性能炭-炭复合材料业界的最高份额。

第三节 国外炭炭复合材料产业新技术应用情况

炭炭复合材料的崛起，推动了喷管喉衬材料的更新换代，美、法、俄等国家花费了巨资进行炭炭喷管新材料、新工艺及新结构的研究，欧美推出了碳纤维多向编织技术、高压液相浸渍工艺及CVI工艺，并利用这些方法制得了高密度的3D、4D炭炭整体式喉衬-入口段和整体式喉衬-扩张段等。目前，炭炭材料已成为先进SRM广泛采用的材料。

抗养花研究方面，碳在370℃的有氧气氛中开始氧化，高于500℃时迅速氧化，导致炭炭材料毁灭性破坏。这一致命弱点限制了炭炭的直接应用。这就要求对碳材料进行合适的抗氧化保护。炭炭复合材料抗氧化问题是国际上材料界主攻的方向之一，也是热点之一。应该说经过近三十年的研究，已有很大进展。

 
    第四节 国外炭炭复合材料产业发展预测

1、炭炭复合材料具有独特的性能，在高温、耐磨、抗烧蚀等领域具有广阔的应用前景，需要进一步加大开发力度，使该材料的潜能得以充分发挥;

2、进一步开发高效、低成本制备工艺，研究能在高于1700摄氏度以上温度使用、更可靠的抗氧化涂层是该材料发展的关键;

 3、设计、结构、制造一体化有利于该材料优异性能的发挥，有利于制备成本的降低，是该材料发展的必然趋势。

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