Trosolwg o Ddeunyddiau Cyfansawdd Carbon-Carbon
Deunydd cyfansawdd carbon/carbon (C/C)yn ddeunydd cyfansawdd wedi'i atgyfnerthu â ffibr carbon gyda chyfres o briodweddau rhagorol megis cryfder a modwlws uchel, disgyrchiant penodol golau, cyfernod ehangu thermol bach, ymwrthedd i gyrydiad, ymwrthedd i sioc thermol, ymwrthedd i ffrithiant da, a sefydlogrwydd cemegol da. Mae'n fath newydd o ddeunydd cyfansawdd tymheredd uwch-uchel.
Deunydd cyfansawdd C/Cyn ddeunydd peirianneg integredig swyddogaethol thermol rhagorol. Fel deunyddiau cyfansawdd perfformiad uchel eraill, mae'n strwythur cyfansawdd sy'n cynnwys cyfnod wedi'i atgyfnerthu â ffibr a chyfnod sylfaenol. Y gwahaniaeth yw bod y cyfnod wedi'i atgyfnerthu a'r cyfnod sylfaenol ill dau wedi'u gwneud o garbon pur â phriodweddau arbennig.
Deunyddiau cyfansawdd carbon/carbonwedi'u gwneud yn bennaf o ffelt carbon, brethyn carbon, ffibr carbon fel atgyfnerthiad, a charbon wedi'i adneuo ag anwedd fel matrics, ond dim ond un elfen sydd ganddo, sef carbon. Er mwyn cynyddu'r dwysedd, mae'r carbon a gynhyrchir gan garboneiddio yn cael ei drwytho â charbon neu ei drwytho â resin (neu asffalt), hynny yw, mae deunyddiau cyfansawdd carbon/carbon wedi'u gwneud o dri deunydd carbon.
Proses gweithgynhyrchu deunyddiau cyfansawdd carbon-carbon
1) Dewis o ffibr carbon
Y dewis o fwndeli ffibr carbon a dyluniad strwythurol ffabrigau ffibr yw'r sail ar gyfer gweithgynhyrchuCyfansawdd C/CGellir pennu priodweddau mecanyddol a phriodweddau thermoffisegol cyfansoddion C/C trwy ddewis mathau o ffibrau a pharamedrau gwehyddu ffabrig yn rhesymol, megis cyfeiriadedd trefniant bwndel edafedd, bylchau rhwng bwndel edafedd, cynnwys cyfaint bwndel edafedd, ac ati.
2) Paratoi preform ffibr carbon
Mae rhagffurf ffibr carbon yn cyfeirio at wag sy'n cael ei ffurfio i'r siâp strwythurol gofynnol ar gyfer y ffibr yn ôl siâp y cynnyrch a gofynion perfformiad er mwyn cyflawni'r broses ddwysáu. Mae tri phrif ddull prosesu ar gyfer rhannau strwythurol wedi'u rhagffurfio: gwehyddu meddal, gwehyddu caled a gwehyddu cymysg meddal a chaled. Y prif brosesau gwehyddu yw: gwehyddu edafedd sych, trefniant grŵp gwialen wedi'i rag-drwytho, twll gwehyddu mân, dirwyn ffibr a gwehyddu cyffredinol aml-gyfeiriadol tri dimensiwn. Ar hyn o bryd, y brif broses gwehyddu a ddefnyddir mewn deunyddiau cyfansawdd C yw gwehyddu cyffredinol aml-gyfeiriadol tri dimensiwn. Yn ystod y broses gwehyddu, mae'r holl ffibrau gwehyddu wedi'u trefnu i gyfeiriad penodol. Mae pob ffibr wedi'i wrthbwyso ar ongl benodol ar hyd ei gyfeiriad ei hun ac wedi'i blethu â'i gilydd i ffurfio ffabrig. Ei nodwedd yw y gall ffurfio ffabrig cyffredinol aml-gyfeiriadol tri dimensiwn, a all reoli cynnwys cyfaint y ffibrau yn effeithiol ym mhob cyfeiriad o'r deunydd cyfansawdd C/C, fel y gall y deunydd cyfansawdd C/C arfer priodweddau mecanyddol rhesymol ym mhob cyfeiriad.
3) Proses dwysáu C/C
Mae graddfa ac effeithlonrwydd dwysáu yn cael eu heffeithio'n bennaf gan strwythur y ffabrig a pharamedrau proses y deunydd sylfaen. Mae'r dulliau proses a ddefnyddir ar hyn o bryd yn cynnwys carboneiddio trwytho, dyddodiad anwedd cemegol (CVD), treiddiad anwedd cemegol (CVI), dyddodiad hylif cemegol, pyrolysis a dulliau eraill. Mae dau brif fath o ddulliau proses: proses carboneiddio trwytho a phroses treiddiad anwedd cemegol.
Carboneiddio-impregneiddio cyfnod hylif
Mae dull trwytho cyfnod hylif yn gymharol syml o ran offer ac mae ganddo gymhwysedd eang, felly mae dull trwytho cyfnod hylif yn ddull pwysig ar gyfer paratoi deunyddiau cyfansawdd C/C. Y nod yw trochi'r rhagffurf wedi'i wneud o ffibr carbon yn yr impregnant hylif, a gwneud i'r impregnant dreiddio'n llwyr i fylchau'r rhagffurf trwy wasgu, ac yna trwy gyfres o brosesau fel halltu, carboneiddio, a graffiteiddio, i gael yn y pen drawDeunyddiau cyfansawdd C/C. Ei anfantais yw ei fod yn cymryd cylchoedd trwytho a charboneiddio dro ar ôl tro i gyflawni'r gofynion dwysedd. Mae cyfansoddiad a strwythur y trwythydd yn y dull trwytho cyfnod hylif yn bwysig iawn. Nid yn unig y mae'n effeithio ar effeithlonrwydd dwysáu, ond mae hefyd yn effeithio ar briodweddau mecanyddol a ffisegol y cynnyrch. Mae gwella cynnyrch carboneiddio'r trwythydd a lleihau gludedd y trwythydd bob amser wedi bod yn un o'r materion allweddol i'w datrys wrth baratoi deunyddiau cyfansawdd C/C trwy'r dull trwytho cyfnod hylif. Mae gludedd uchel a chynnyrch carboneiddio isel y trwythydd yn un o'r rhesymau pwysig dros gost uchel deunyddiau cyfansawdd C/C. Gall gwella perfformiad y trwythydd nid yn unig wella effeithlonrwydd cynhyrchu deunyddiau cyfansawdd C/C a lleihau eu cost, ond hefyd wella gwahanol briodweddau deunyddiau cyfansawdd C/C. Triniaeth gwrth-ocsideiddio deunyddiau cyfansawdd C/C Mae ffibr carbon yn dechrau ocsideiddio ar 360°C yn yr awyr. Mae ffibr graffit ychydig yn well na ffibr carbon, ac mae ei dymheredd ocsideiddio yn dechrau ocsideiddio ar 420°C. Mae tymheredd ocsideiddio deunyddiau cyfansawdd C/C tua 450°C. Mae deunyddiau cyfansawdd C/C yn hawdd iawn i'w ocsideiddio mewn awyrgylch ocsideiddiol tymheredd uchel, ac mae'r gyfradd ocsideiddio yn cynyddu'n gyflym gyda chynnydd y tymheredd. Os nad oes mesurau gwrth-ocsideiddio, bydd defnyddio deunyddiau cyfansawdd C/C yn y tymor hir mewn amgylchedd ocsideiddiol tymheredd uchel yn anochel yn achosi canlyniadau trychinebus. Felly, mae triniaeth gwrth-ocsideiddio deunyddiau cyfansawdd C/C wedi dod yn rhan anhepgor o'u proses baratoi. O safbwynt technoleg gwrth-ocsideiddio, gellir ei rhannu'n dechnoleg gwrth-ocsideiddio fewnol a thechnoleg cotio gwrth-ocsideiddio.
Cyfnod Anwedd Cemegol
Dyddodiad anwedd cemegol (CVD neu CVI) yw dyddodi carbon yn uniongyrchol ym mandyllau'r bwlch er mwyn cyflawni'r diben o lenwi'r mandyllau a chynyddu'r dwysedd. Mae'r carbon a ddyddodir yn hawdd i'w graffiteiddio, ac mae ganddo gydnawsedd ffisegol da â'r ffibr. Ni fydd yn crebachu yn ystod ail-garboneiddio fel y dull trwytho, ac mae priodweddau ffisegol a mecanyddol y dull hwn yn well. Fodd bynnag, yn ystod y broses CVD, os caiff carbon ei ddyddodi ar wyneb y bwlch, bydd yn atal y nwy rhag tryledu i'r mandyllau mewnol. Dylid tynnu'r carbon a ddyddodir ar yr wyneb yn fecanyddol ac yna dylid cynnal rownd newydd o ddyddodiad. Ar gyfer cynhyrchion trwchus, mae gan y dull CVD rai anawsterau hefyd, ac mae cylchred y dull hwn hefyd yn hir iawn.
Amser postio: 31 Rhagfyr 2024