Voorbereidingsproses van koolstofvesel-saamgestelde materiale

Oorsig van Koolstof-Koolstof Saamgestelde Materiale

Koolstof/koolstof (C/C) saamgestelde materiaalis 'n koolstofveselversterkte saamgestelde materiaal met 'n reeks uitstekende eienskappe soos hoë sterkte en modulus, ligte spesifieke swaartekrag, klein termiese uitbreidingskoëffisiënt, korrosieweerstand, termiese skokweerstand, goeie wrywingsweerstand en goeie chemiese stabiliteit. Dit is 'n nuwe tipe ultra-hoë temperatuur saamgestelde materiaal.

C/C saamgestelde materiaalis 'n uitstekende termiese struktuur-funksionele geïntegreerde ingenieursmateriaal. Soos ander hoëprestasie-saamgestelde materiale, is dit 'n saamgestelde struktuur wat bestaan ​​uit 'n veselversterkte fase en 'n basiese fase. Die verskil is dat beide die versterkte fase en die basiese fase uit suiwer koolstof met spesiale eienskappe bestaan.

Koolstof/koolstof saamgestelde materialeword hoofsaaklik van koolstofvilt, koolstofdoek, koolstofvesel as versterking en dampgedeponeerde koolstof as matriks gemaak, maar dit het slegs een element, naamlik koolstof. Om die digtheid te verhoog, word die koolstof wat deur karbonisering gegenereer word, met koolstof of met hars (of asfalt) geïmpregneer, dit wil sê, koolstof/koolstof-saamgestelde materiale word van drie koolstofmateriale gemaak.

Vervaardigingsproses van koolstof-koolstof saamgestelde materiale

1) Keuse van koolstofvesel

Die keuse van koolstofveselbundels en die strukturele ontwerp van veselstowwe is die basis vir vervaardiging.C/C-saamgesteldeDie meganiese eienskappe en termofisiese eienskappe van C/C-komposiete kan bepaal word deur veseltipes en stofweefparameters rasioneel te kies, soos die oriëntasie van die garebundel, die spasiëring van die garebundel, die volume-inhoud van die garebundel, ens.

2) Voorbereiding van koolstofvesel-voorvorm

Koolstofvesel-voorvorm verwys na 'n blanko wat in die vereiste strukturele vorm van die vesel gevorm word volgens die produkvorm en prestasievereistes om die verdigtingsproses uit te voer. Daar is drie hoofverwerkingsmetodes vir voorafgevormde strukturele dele: sagte weefwerk, harde weefwerk en sagte en harde gemengde weefwerk. Die hoofweefprosesse is: droë gareweefwerk, vooraf-geïmpregneerde staafgroeprangskikking, fyn weefpunksie, veselwikkeling en driedimensionele multirigting-algehele weefwerk. Tans is die hoofweefproses wat in C-saamgestelde materiale gebruik word, driedimensionele algehele multirigting-weefwerk. Tydens die weefproses word alle geweefde vesels in 'n sekere rigting gerangskik. Elke vesel word teen 'n sekere hoek langs sy eie rigting verskuif en met mekaar verweef om 'n materiaal te vorm. Die kenmerk daarvan is dat dit 'n driedimensionele multirigting-algehele materiaal kan vorm, wat die volume-inhoud van vesels in elke rigting van die C/C-saamgestelde materiaal effektief kan beheer, sodat die C/C-saamgestelde materiaal redelike meganiese eienskappe in alle rigtings kan uitoefen.

3) C/C-verdigtingsproses

Die graad en doeltreffendheid van verdigting word hoofsaaklik beïnvloed deur die materiaalstruktuur en die prosesparameters van die basismateriaal. Die prosesmetodes wat tans gebruik word, sluit in impregnasiekarbonisering, chemiese dampafsetting (CVD), chemiese dampinfiltrasie (CVI), chemiese vloeistofafsetting, pirolise en ander metodes. Daar is twee hooftipes prosesmetodes: impregnasiekarboniseringsproses en chemiese dampinfiltrasieproses.

Vloeibare fase-impregnasie-karbonisering

Die vloeibare fase-impregneringsmetode is relatief eenvoudig in toerusting en het wye toepaslikheid, daarom is die vloeibare fase-impregneringsmetode 'n belangrike metode vir die voorbereiding van C/C-saamgestelde materiale. Dit is om die voorvorm van koolstofvesel in die vloeibare impregnant te dompel, en die impregnant volledig in die holtes van die voorvorm te laat penetreer deur druk, en dan deur 'n reeks prosesse soos uitharding, karbonisering en grafitisering, uiteindelik te verkry.C/C saamgestelde materialeDie nadeel daarvan is dat dit herhaalde impregnerings- en karboniseringssiklusse verg om aan die digtheidsvereistes te voldoen. Die samestelling en struktuur van die impregneermiddel in die vloeistoffase-impregneringsmetode is baie belangrik. Dit beïnvloed nie net die verdigtingsdoeltreffendheid nie, maar beïnvloed ook die meganiese en fisiese eienskappe van die produk. Die verbetering van die karboniseringsopbrengs van die impregneermiddel en die vermindering van die viskositeit van die impregneermiddel was nog altyd een van die sleutelkwessies wat opgelos moet word in die voorbereiding van C/C-saamgestelde materiale deur die vloeistoffase-impregneringsmetode. Die hoë viskositeit en lae karboniseringsopbrengs van die impregneermiddel is een van die belangrike redes vir die hoë koste van C/C-saamgestelde materiale. Die verbetering van die werkverrigting van die impregneermiddel kan nie net die produksiedoeltreffendheid van C/C-saamgestelde materiale verbeter en hul koste verminder nie, maar ook die verskillende eienskappe van C/C-saamgestelde materiale verbeter. Anti-oksidasiebehandeling van C/C-saamgestelde materiale Koolstofvesel begin oksideer by 360°C in die lug. Grafietvesel is effens beter as koolstofvesel, en die oksidasietemperatuur daarvan begin oksideer by 420°C. Die oksidasietemperatuur van C/C-saamgestelde materiale is ongeveer 450°C. C/C-saamgestelde materiale oksideer baie maklik in 'n hoëtemperatuur-oksidatiewe atmosfeer, en die oksidasietempo neem vinnig toe met die toename in temperatuur. Indien daar geen anti-oksidasiemaatreëls is nie, sal die langtermyngebruik van C/C-saamgestelde materiale in 'n hoëtemperatuur-oksidatiewe omgewing onvermydelik katastrofiese gevolge hê. Daarom het die anti-oksidasiebehandeling van C/C-saamgestelde materiale 'n onontbeerlike deel van die voorbereidingsproses geword. Vanuit die perspektief van anti-oksidasietegnologie kan dit verdeel word in interne anti-oksidasietegnologie en anti-oksidasie-bedekkingstegnologie.

Chemiese Dampfase

Chemiese dampafsetting (CVD of CVI) is om koolstof direk in die porieë van die blanko neer te sit om die doel te bereik om die porieë te vul en die digtheid te verhoog. Die neergesette koolstof is maklik om te grafietiseer en het goeie fisiese versoenbaarheid met die vesel. Dit sal nie krimp tydens herkarbonisering soos die impregneringsmetode nie, en die fisiese en meganiese eienskappe van hierdie metode is beter. As koolstof egter tydens die CVD-proses op die oppervlak van die blanko neergesit word, sal dit verhoed dat die gas in die interne porieë diffundeer. Die koolstof wat op die oppervlak neergesit word, moet meganies verwyder word en dan moet 'n nuwe ronde afsetting uitgevoer word. Vir dik produkte het die CVD-metode ook sekere probleme, en die siklus van hierdie metode is ook baie lank.