Агляд вуглярод-вугляродных кампазітных матэрыялаў
Кампазітны матэрыял вуглярод/вуглярод (C/C)— гэта кампазітны матэрыял, узмоцнены вугляродным валакном, які валодае шэрагам выдатных уласцівасцей, такіх як высокая трываласць і модуль пругкасці, малая ўдзельная вага, малы каэфіцыент цеплавога пашырэння, каразійная стойкасць, цеплавая стойкасць, добрая ўстойлівасць да трэння і добрая хімічная стабільнасць. Гэта новы тып кампазітнага матэрыялу, які вытрымлівае звышвысокія тэмпературы.
Кампазітны матэрыял C/Cз'яўляецца выдатным інтэграваным інжынерным матэрыялам з улікам цеплаізаляцыі і функцыянальнасці. Як і іншыя высокапрадукцыйныя кампазітныя матэрыялы, ён уяўляе сабой кампазітную структуру, якая складаецца з валакніста-армаванай фазы і асноўнай фазы. Розніца заключаецца ў тым, што і армаваная, і асноўная фаза складаюцца з чыстага вугляроду са спецыяльнымі ўласцівасцямі.
Кампазітныя матэрыялы вуглярод/вугляродУ асноўным вырабляюцца з вугляроднага лямцу, вугляроднай тканіны, вугляроднага валакна ў якасці арматуры і вугляроду, нанесенага метадам паравой фабрыкі, але ў іх склад уваходзіць толькі адзін элемент — вуглярод. Для павелічэння шчыльнасці вуглярод, які ўтвараецца ў выніку карбанізацыі, прапітваецца вугляродам або смалой (або асфальтам), гэта значыць, вуглярод/вугляродныя кампазітныя матэрыялы вырабляюцца з трох вугляродных матэрыялаў.
Працэс вытворчасці вуглярод-вугляродных кампазітных матэрыялаў
1) Выбар вугляроднага валакна
Выбар пучкоў вугляроднага валакна і структурная канструкцыя валакністых тканін з'яўляюцца асновай для вытворчасціКампазіт C/CМеханічныя і цеплафізічныя ўласцівасці кампазітаў C/C можна вызначыць шляхам рацыянальнага выбару тыпаў валокнаў і параметраў ткацтва тканіны, такіх як арыентацыя размяшчэння пучкоў пражы, адлегласць паміж пучкамі пражы, аб'ём пучка пражы і г.д.
2) Падрыхтоўка вугляроднага валакна
Загатоўка з вугляроднага валакна — гэта загатоўка, якая фармуецца ў неабходную структурную форму валакна ў адпаведнасці з патрабаваннямі да формы і характарыстык вырабу для правядзення працэсу ўшчыльнення. Існуе тры асноўныя метады апрацоўкі папярэдне сфармаваных структурных дэталяў: мяккае пляценне, цвёрдае пляценне і змяшанае мяккае і цвёрдае пляценне. Асноўнымі працэсамі пляцення з'яўляюцца: пляценне сухой пражы, размяшчэнне папярэдне прасякнутай групы стрыжняў, тонкае пляценне з праколам, намотка валокнаў і трохмернае шматнакіраванае агульнае пляценне. У цяперашні час асноўным працэсам пляцення, які выкарыстоўваецца ў кампазітных матэрыялах з вугляроднага валакна, з'яўляецца трохмернае шматнакіраванае агульнае пляценне. Падчас працэсу пляцення ўсе тканыя валокны размяшчаюцца ў пэўным кірунку. Кожнае валакно зрушана пад пэўным вуглом уздоўж свайго кірунку і пераплятаецца адно з адным, утвараючы тканіну. Яе характарыстыка заключаецца ў тым, што яна можа ўтвараць трохмерную шматнакіраваную агульную тканіну, якая можа эфектыўна кантраляваць аб'ёмнае ўтрыманне валокнаў у кожным кірунку кампазітнага матэрыялу з вугляродным валакном, так што кампазітны матэрыял з вугляродным валакном можа праяўляць разумныя механічныя ўласцівасці ва ўсіх напрамках.
3) Працэс ушчыльнення C/C
Ступень і эфектыўнасць ушчыльнення ў асноўным залежаць ад структуры тканіны і параметраў працэсу асноўнага матэрыялу. У цяперашні час выкарыстоўваюцца такія метады працэсу, як карбанізацыя імпрэгацыяй, хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD), хімічная інфільтрацыя з паравой фазы (CVI), хімічнае вадкаснае асаджэнне, піроліз і іншыя. Існуе два асноўныя тыпы метадаў працэсу: працэс карбанізацыі імпрэгацыяй і працэс хімічнай інфільтрацыі з паравой фазы.
Вадкафазная імпрэгнацыя-карбанізацыя
Метад вадкафазнай прапіткі адносна просты ў абсталяванні і мае шырокае прымяненне, таму метад вадкафазнай прапіткі з'яўляецца важным метадам падрыхтоўкі кампазітных матэрыялаў C/C. Ён заключаецца ў тым, каб апусціць загатоўку з вугляроднага валакна ў вадкі прапітак, давесці прапітак да поўнага пранікнення ў пустэчы загатоўкі пад ціскам, а затым праз шэраг працэсаў, такіх як вулканізацыя, карбанізацыя і графітызацыя, атрымаць канчатковы вынік.Кампазітныя матэрыялы C/CЯго недахопам з'яўляецца тое, што для дасягнення патрабаванай шчыльнасці патрабуецца шматразовае прапітванне і карбанізацыя. Склад і структура прапітку ў метадзе вадкафазнай прапіткі вельмі важныя. Гэта ўплывае не толькі на эфектыўнасць ўшчыльнення, але і на механічныя і фізічныя ўласцівасці прадукту. Паляпшэнне выхаду карбанізацыі прапітку і зніжэнне глейкасці прапітку заўсёды былі адной з ключавых праблем, якія неабходна вырашыць пры падрыхтоўцы кампазітных матэрыялаў C/C метадам вадкафазнай прапіткі. Высокая глейкасць і нізкі выхад карбанізацыі прапітку з'яўляюцца адной з важных прычын высокага кошту кампазітных матэрыялаў C/C. Паляпшэнне характарыстык прапітку можа не толькі павысіць эфектыўнасць вытворчасці кампазітных матэрыялаў C/C і знізіць іх кошт, але і палепшыць розныя ўласцівасці кампазітных матэрыялаў C/C. Антыаксідацыйная апрацоўка кампазітных матэрыялаў C/C. Вугляроднае валакно пачынае акісляцца пры тэмпературы 360°C на паветры. Графітавае валакно крыху лепшае за вугляроднае, і яго тэмпература акіслення пачынае акісляцца пры 420°C. Тэмпература акіслення кампазітных матэрыялаў C/C складае каля 450°C. Кампазітныя матэрыялы C/C вельмі лёгка акісляюцца ў высокатэмпературнай акісляльнай атмасферы, і хуткасць акіслення хутка павялічваецца з павышэннем тэмпературы. Калі не прымаць мер супраць акіслення, працяглае выкарыстанне кампазітных матэрыялаў C/C у высокатэмпературным акісляльным асяроддзі непазбежна прывядзе да катастрафічных наступстваў. Такім чынам, антыакісляльная апрацоўка кампазітных матэрыялаў C/C стала неад'емнай часткай працэсу іх атрымання. З пункту гледжання тэхналогіі антыакіслення, яе можна падзяліць на тэхналогію ўнутранага антыакіслення і тэхналогію антыакісляльнага пакрыцця.
Хімічная паравая фаза
Хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD або CVI) — гэта нанясенне вугляроду непасрэдна ў пары загатоўкі з мэтай іх запаўнення і павелічэння шчыльнасці. Асаджаны вуглярод лёгка графітызуецца і мае добрую фізічную сумяшчальнасць з валакном. Ён не сціскаецца падчас паўторнай карбанізацыі, як пры прапітцы, і фізічныя і механічныя ўласцівасці гэтага метаду лепшыя. Аднак падчас працэсу CVD, калі вуглярод асядае на паверхні загатоўкі, гэта перашкаджае дыфузіі газу ва ўнутраныя пары. Асаджаны на паверхні вуглярод неабходна выдаліць механічна, а затым правесці новы раўнд асаджэння. Для тоўстых вырабаў метад CVD таксама мае пэўныя цяжкасці, і цыкл гэтага метаду вельмі працяглы.
Час публікацыі: 31 снежня 2024 г.