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,人造卫星、载人宇宙飞船的发射和1000℃以上的高温场合,常用作高温耐热结构部件

第26卷第2期兵器材料科学与工程Vol126No12

2003年3月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMar1200

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炭材料的高温粘结剂(Ⅰ)

王继刚,郭全贵,刘朗,宋进仁

(中国科学院山西煤炭化学研究所,太原030001)

摘要:随着炭材料在高温领域应用的增长,对炭材料部件的生产和连接性能的要求越来越高。传统的机械连
接技术在接头处有明显的应力集中现象,因此需要新的连接技术以用于制造和连接复杂或大尺寸的材料、部件。
由于粘接技术的突出优势,对炭材料高温粘结剂的研究越来越活跃。就高温粘结剂的定义、分类等进行了介绍,
并着重就应用于炭材料的无机型和冷固化型高温粘结剂及其性能进行了讨论。
关键词:炭材料;高温粘结剂;耐热温度;连接;粘接强度
中图分类号:TQ43314+31文献标识码:A文章编号:1004—244X(2003)02—0063—04

随着科学技术的进步,材料部件在高温、高作[17-20]。高温粘结剂的开发,对于提高炭石墨制
压、高速场合的应用也越来越多。炭材料因其突出品的高温使用性能,扩大炭材料的使用范围具有重
的高温性能而广泛应用于航空航天、核能、军事、要的推动作用。
冶金、化工、电子、机械等领域。为实现炭材料间
高温胶的定义
或炭材料与其他材料的有效连接,人们研制和开发1
了各种连接方法[1-6],而粘接技术是较为理想的目前,对于高温粘结剂的定义和划分尚未统
[7]
选择一,Licari等从飞机制造的要求出发,将各种粘结
剂划分为四个使用温度区间,A,约82℃;B,82
返回,在穿越厚厚的大气层时,表面要经受高速气～150℃;C,150～260℃;D,260℃以上,并认
流冲刷,表面温度可达2300～2600℃,须用耐高为在150℃以上长期使用的粘结剂可称为耐热粘结
温的烧蚀材料加以保护,烧蚀材料同金属壳体之间剂[21]。但是,一般认为符合下列条件之一的可以
的连接,用铆和焊是无法办到的,只有依靠高温粘认为是高温粘结剂[22]:(1)121～176℃下能使用
[8]
结剂。为了获得大尺寸或形状复杂的部件,或1～5年或204～232℃下能使用20000～40000h,
是为了实现炭材料与其它材料(金属,陶瓷等)在(2)260～371℃下能使用200～1000h,(3)371～
高温下的有效连接,研制和开发耐高温、高强度、427℃能使用24～200h,(4)538～816℃下能使用
高性能的粘结剂也越来越重要[9,10]。目前,国内2～10min。也有把204℃下可使用1000h以上者作
外在高温粘结剂的研究和应用多局限在200～为高温粘结剂[23]。也有报道,人们把在232℃使
300℃,对于高于1000℃的高温粘结剂的研究较用几千小时,316℃使用几百小时,或在538℃使
少,关于炭材料的高温粘结剂的报道则更少。高温用几分钟的粘结剂称为高温粘结剂[24]。需要指出
粘结剂属于高科技范畴,由于技术保密的原因,对的是本文讨论的高温粘结剂主要是指在温度高达
于高温粘结剂的配方和粘接工艺报道极少。我国粘1000℃以上时仍具有粘接性能的粘结剂。
结剂工业经过多年的发展,已形成此类较为齐全的一般说来,高温粘结剂应满足以下要求:(1)
体系,有粘结剂2800多个品种[11],在50年代也良好的热物理和热化学性能;(2)具有与多种被粘
开始了对高温粘结剂的研制开发,但应用于炭材料件及表面处理剂的相容性;(3)良好的加工性和施
的粘结剂的使用温度还较低[12-14],也没有进行系工性,价格合理;(4)在预期的使用条件(温度、
统深入的研究,生产企业在使用时多是临时研究配压力、时间、介质或环境)下有较高的粘接强度和
制[15,16]。可喜的是,近来我国的一些科研院所开物理机械性能;(5)热变形温度较高,分解及热失
始了对应用于炭材料高温粘结剂的研究开发工重的温度高。炭材料因其突出的热物理性能多用于

X收稿日期:2001-12-04;修订日期:2002-04-15
作者简介:王继刚(1973-),男,安徽萧县人,博士生,主要从事炭材料高温粘结剂的研究。Email:wangjigang@sina1com
64兵器材料科学与工程第26卷

1000℃以上的高温场合,常用作高温耐热结构部件以及耐磨损、耐腐蚀等多方面的功能,其粘接件可
或导电、导热器件。因此应根据材料的使用要求,作为结构材料与功能材料。骨料多为陶瓷材料,是
通过调整粘结剂的组成、比例和粘接工艺,以满足粘结剂功能的主要赋予者,粘料一般为无机聚合
其使用性能。物。在釉浆中加入5%的金属粉(铜、铝、硅、镍
等)以及羰基铁能提高粘接的耐