Preparado de karbonfibraj kompozitaj materialoj

Superrigardo de Karbon-Karbonaj Kompozitaj Materialoj

Karbono/karbono (C/C) kompozita materialoestas karbonfibro-plifortigita kompozita materialo kun serio da bonegaj ecoj kiel alta forto kaj modulo, malpeza specifa pezo, malgranda termika ekspansiokoeficiento, korodrezisto, termika ŝokrezisto, bona frikciorezisto kaj bona kemia stabileco. Ĝi estas nova tipo de ultra-alta temperaturo kompozita materialo.

C/C kompozita materialoestas bonega integra inĝeniera materialo kun termika strukturo kaj funkciado. Kiel aliaj alt-efikecaj kompozitaj materialoj, ĝi estas kompozita strukturo konsistanta el fibro-plifortigita fazo kaj baza fazo. La diferenco estas, ke kaj la plifortigita fazo kaj la baza fazo konsistas el pura karbono kun specialaj ecoj.

Karbono/karbonaj kompozitaj materialojestas ĉefe faritaj el karbona felto, karbona ŝtofo, karbonfibro kiel plifortigo, kaj vapore deponita karbono kiel matrico, sed ĝi havas nur unu elementon, nome karbonon. Por pliigi la densecon, la karbono generita per karbigado estas impregnita per karbono aŭ impregnita per rezino (aŭ asfalto), tio estas, karbono/karbonaj kompozitaj materialoj estas faritaj el tri karbonaj materialoj.

Fabrikada procezo de karbon-karbonaj kompozitaj materialoj

1) Elekto de karbonfibro

La elekto de karbonfibraj faskoj kaj la struktura dezajno de fibraj ŝtofoj estas la bazo por fabrikadoC/C-kompozitoLa mekanikaj kaj termofizikaj ecoj de C/C-kompozitoj povas esti determinitaj per racia selektado de fibrospecoj kaj teksaj parametroj de ŝtofoj, kiel ekzemple la orientiĝo de la aranĝo de fadenfaskoj, la interspaco inter fadenfaskoj, la volumenenhavo de fadenfaskoj, ktp.

2) Preparado de karbonfibra preformo

Karbonfibra preformo rilatas al krudaĵo, kiu estas formita laŭ la bezonata struktura formo de la fibro laŭ la produkta formo kaj rendimentaj postuloj por efektivigi la densigprocezon. Ekzistas tri ĉefaj prilaboraj metodoj por preformitaj strukturaj partoj: mola teksado, malmola teksado kaj mola kaj malmola miksita teksado. La ĉefaj teksprocezoj estas: seka fadenteksado, antaŭimpregnita stanggrupa aranĝo, fajna teksa trapikado, fibrovolvado kaj tridimensia multdirekta totala teksado. Nuntempe, la ĉefa teksprocezo uzata en C-kompozitaj materialoj estas tridimensia totala multdirekta teksado. Dum la teksprocezo, ĉiuj teksitaj fibroj estas aranĝitaj en certa direkto. Ĉiu fibro estas ŝovita laŭ certa angulo laŭ sia propra direkto kaj interplektita por formi ŝtofon. Ĝia karakterizaĵo estas, ke ĝi povas formi tridimensian multdirektan totalan ŝtofon, kiu povas efike kontroli la volumenenhavon de fibroj en ĉiu direkto de la C/C-kompozita materialo, tiel ke la C/C-kompozita materialo povas plenumi akcepteblajn mekanikajn ecojn en ĉiuj direktoj.

3) C/C-densiga procezo

La grado kaj efikeco de densigo estas ĉefe influitaj de la strukturo de la ŝtofo kaj la procezparametroj de la baza materialo. La nuntempe uzataj procezmetodoj inkluzivas impregnan karbonigon, kemian vaporan demetadon (CVD), kemian vaporan enfiltriĝon (CVI), kemian likvan demetadon, pirolizon kaj aliajn metodojn. Ekzistas du ĉefaj tipoj de procezmetodoj: impregna karbiga procezo kaj kemia vapora enfiltriĝa procezo.

Likva faza fekundigo-karbonigo

La metodo de likva fazo-impregnado estas relative simpla laŭ ekipaĵo kaj havas vastan aplikeblecon, do la metodo de likva fazo-impregnado estas grava metodo por prepari C/C kompozitajn materialojn. Ĝi estas mergi la preformon faritan el karbonfibro en la likvan impregnilon, kaj igi la impregnilon plene penetri en la malplenojn de la preformo per premadigo, kaj poste per serio da procezoj kiel hardado, karbonigo kaj grafitigo, fine akiri...C/C kompozitaj materialojĜia malavantaĝo estas, ke necesas ripetaj cikloj de impregnigo kaj karbonigo por atingi la densecajn postulojn. La konsisto kaj strukturo de la impregnilo en la likvafaza impregniga metodo estas tre gravaj. Ĝi ne nur influas la densigan efikecon, sed ankaŭ la mekanikajn kaj fizikajn ecojn de la produkto. Plibonigi la karbonigan rendimenton de la impregnilo kaj redukti ĝian viskozecon ĉiam estis unu el la ŝlosilaj problemoj solvendaj en la preparado de C/C kompozitaj materialoj per la likvafaza impregniga metodo. La alta viskozeco kaj malalta karboniga rendimento de la impregnilo estas unu el la gravaj kialoj de la alta kosto de C/C kompozitaj materialoj. Plibonigi la rendimenton de la impregnilo povas ne nur plibonigi la produktadan efikecon de C/C kompozitaj materialoj kaj redukti ilian koston, sed ankaŭ plibonigi la diversajn ecojn de C/C kompozitaj materialoj. Kontraŭoksida traktado de C/C kompozitaj materialoj Karbonfibro komencas oksidiĝi je 360 ​​°C en la aero. Grafita fibro estas iomete pli bona ol karbonfibro, kaj ĝia oksidiĝa temperaturo komencas oksidiĝi je 420 °C. La oksidiĝa temperaturo de C/C kompozitaj materialoj estas ĉirkaŭ 450 °C. C/C kompozitaj materialoj estas tre facile oksideblaj en alt-temperatura oksidiga atmosfero, kaj la oksidiĝa rapideco rapide pliiĝas kun la pliiĝo de temperaturo. Se ne ekzistas kontraŭ-oksidiĝaj rimedoj, la longdaŭra uzo de C/C kompozitaj materialoj en alt-temperatura oksidiga medio neeviteble kaŭzos katastrofajn sekvojn. Tial, la kontraŭ-oksidiga traktado de C/C kompozitaj materialoj fariĝis nemalhavebla parto de ĝia preparprocezo. El la perspektivo de kontraŭ-oksidiga teknologio, ĝi povas esti dividita en internan kontraŭ-oksidigan teknologion kaj kontraŭ-oksidigan tegaĵan teknologion.

Kemia Vapora Fazo

Kemia vapora deponado (CVD aŭ CVI) estas deponi karbonon rekte en la porojn de la krudaĵo por atingi la celon plenigi la porojn kaj pliigi la densecon. La deponita karbono estas facile grafitigebla kaj havas bonan fizikan kongruecon kun la fibro. Ĝi ne ŝrumpos dum rekarbonigo kiel la impregna metodo, kaj la fizikaj kaj mekanikaj ecoj de ĉi tiu metodo estas pli bonaj. Tamen, dum la CVD-procezo, se karbono estas deponita sur la surfaco de la krudaĵo, ĝi malhelpos la gason difuzi en la internajn porojn. La deponita karbono sur la surfaco devas esti forigita meĥanike kaj poste nova raŭndo de deponado devas esti efektivigita. Por dikaj produktoj, la CVD-metodo ankaŭ havas certajn malfacilaĵojn, kaj la ciklo de ĉi tiu metodo estas ankaŭ tre longa.