Panoramica di i Materiali Cumposti Carboniu-Carboniu
Materiale cumpostu carbone/carbone (C/C)hè un materiale cumpostu rinforzatu cù fibre di carbone cù una seria di proprietà eccellenti cum'è alta resistenza è modulu, gravità specifica ligera, picculu coefficientu di dilatazione termica, resistenza à a corrosione, resistenza à i shock termichi, bona resistenza à l'attritu è bona stabilità chimica. Hè un novu tipu di materiale cumpostu à temperatura ultra-alta.
Materiale cumpostu C/Chè un eccellente materiale d'ingegneria integratu di struttura termica-funzionale. Cum'è altri materiali cumposti d'altu rendimentu, hè una struttura cumposta cumposta da una fase rinforzata da fibre è una fase basica. A differenza hè chì sia a fase rinforzata sia a fase basica sò cumposte da carbone puru cù proprietà speciali.
Materiali cumposti carboniu/carbonusò principalmente fatti di feltro di carbone, tela di carbone, fibra di carbone cum'è rinforzu è carbone depositatu à vapore cum'è matrice, ma hà solu un elementu, chì hè u carbone. Per aumentà a densità, u carbone generatu da a carbonizazione hè impregnatu di carbone o impregnatu di resina (o asfaltu), vale à dì, i materiali cumposti carbone/carbone sò fatti di trè materiali di carbone.
Prucessu di fabricazione di materiali cumposti carboniu-carboniu
1) Scelta di fibra di carbone
A selezzione di fasci di fibre di carbone è u cuncepimentu strutturale di i tessuti di fibre sò a basa per a fabricazione.Cumpostu C/CE proprietà meccaniche è e proprietà termofisiche di i cumposti C/C ponu esse determinate selezziunendu razionalmente i tipi di fibre è i parametri di tessitura di i tessuti, cum'è l'orientazione di a disposizione di i fasci di fili, a spaziatura di i fasci di fili, u cuntenutu di volume di i fasci di fili, ecc.
2) Preparazione di a preforma di fibra di carbone
A preforma di fibra di carbone si riferisce à un pezzu grezzu chì hè furmatu in a forma strutturale necessaria di a fibra secondu a forma di u pruduttu è i requisiti di prestazione per realizà u prucessu di densificazione. Ci sò trè metudi principali di trasfurmazione per e parti strutturali preformate: tessitura dolce, tessitura dura è tessitura mista dolce è dura. I principali prucessi di tessitura sò: tessitura di filati secchi, disposizione di gruppi di barre preimpregnate, puntura di tessitura fina, avvolgimentu di fibre è tessitura generale multidirezionale tridimensionale. Attualmente, u principale prucessu di tessitura utilizatu in i materiali cumposti C hè a tessitura multidirezionale tridimensionale generale. Durante u prucessu di tessitura, tutte e fibre tessute sò disposte in una certa direzzione. Ogni fibra hè sfalsata à un certu angulu longu a so propria direzzione è intrecciata trà di elle per furmà un tissutu. A so caratteristica hè chì pò furmà un tissutu generale multidirezionale tridimensionale, chì pò cuntrullà efficacemente u cuntenutu di volume di fibre in ogni direzzione di u materiale cumpostu C/C, in modu chì u materiale cumpostu C/C pò esercità proprietà meccaniche ragionevuli in tutte e direzzione.
3) Prucessu di densificazione C/C
U gradu è l'efficienza di a densificazione sò principalmente influenzati da a struttura di u tessutu è da i parametri di prucessu di u materiale di basa. I metudi di prucessu attualmente utilizati includenu a carbonizazione per impregnazione, a deposizione chimica di vapore (CVD), l'infiltrazione chimica di vapore (CVI), a deposizione chimica di liquidu, a pirolisi è altri metudi. Ci sò dui tipi principali di metudi di prucessu: u prucessu di carbonizazione per impregnazione è u prucessu d'infiltrazione chimica di vapore.
Impregnazione-carbonizazione in fase liquida
U metudu d'impregnazione in fase liquida hè relativamente simplice in l'equipaggiu è hà una larga applicabilità, dunque u metudu d'impregnazione in fase liquida hè un metudu impurtante per a preparazione di materiali cumposti C/C. Si tratta d'immergere a preforma fatta di fibra di carbone in l'impregnante liquidu, è fà chì l'impregnante penetri cumpletamente in i vuoti di a preforma per pressurizazione, è dopu per mezu di una seria di prucessi cum'è a polimerizazione, a carbonizazione è a grafitizazione, ottene infineMateriali cumposti C/CU so svantaghju hè chì ci vole cicli ripetuti d'impregnazione è di carbonizazione per ottene i requisiti di densità. A cumpusizione è a struttura di l'impregnante in u metudu d'impregnazione in fase liquida sò assai impurtanti. Ùn solu affetta l'efficienza di densificazione, ma affetta ancu e proprietà meccaniche è fisiche di u pruduttu. U miglioramentu di u rendimentu di carbonizazione di l'impregnante è a riduzione di a viscosità di l'impregnante sò sempre stati unu di i prublemi chjave da risolve in a preparazione di materiali cumposti C/C per mezu di u metudu d'impregnazione in fase liquida. L'alta viscosità è u bassu rendimentu di carbonizazione di l'impregnante sò una di e ragioni impurtanti di l'altu costu di i materiali cumposti C/C. U miglioramentu di e prestazioni di l'impregnante pò micca solu migliurà l'efficienza di pruduzzione di i materiali cumposti C/C è riduce u so costu, ma ancu migliurà e varie proprietà di i materiali cumposti C/C. Trattamentu antioxidante di i materiali cumposti C/C A fibra di carbone principia à ossidà si à 360°C in aria. A fibra di grafite hè ligeramente megliu cà a fibra di carbone, è a so temperatura d'ossidazione principia à ossidà si à 420°C. A temperatura d'ossidazione di i materiali cumposti C/C hè di circa 450 °C. I materiali cumposti C/C sò assai faciuli da ossidà in una atmosfera ossidativa à alta temperatura, è a velocità d'ossidazione aumenta rapidamente cù l'aumentu di a temperatura. S'ellu ùn ci sò micca misure antiossidanti, l'usu à longu andà di materiali cumposti C/C in un ambiente ossidativu à alta temperatura pruvucarà inevitabilmente cunsequenze catastrofiche. Dunque, u trattamentu antiossidante di i materiali cumposti C/C hè diventatu una parte indispensabile di u so prucessu di preparazione. Da u puntu di vista di a tecnulugia antiossidante, pò esse divisa in tecnulugia antiossidante interna è tecnulugia di rivestimentu antiossidante.
Fase di vapore chimicu
A deposizione chimica di vapore (CVD o CVI) hè di deposità u carbone direttamente in i pori di u blank per ottene u scopu di riempie i pori è aumentà a densità. U carbone depositatu hè faciule da grafitizà, è hà una bona cumpatibilità fisica cù a fibra. Ùn si restringerà micca durante a ricarbonizazione cum'è u metudu d'impregnazione, è e proprietà fisiche è meccaniche di stu metudu sò megliu. Tuttavia, durante u prucessu CVD, se u carbone hè depositatu nantu à a superficia di u blank, impedirà à u gasu di diffondesi in i pori interni. U carbone depositatu nantu à a superficia deve esse eliminatu meccanicamente è dopu un novu ciclu di deposizione deve esse realizatu. Per i prudutti spessi, u metudu CVD hà ancu certe difficultà, è u ciclu di stu metudu hè ancu assai longu.
Data di publicazione: 31 dicembre 2024