Proses persiapan bahan komposit serat karbon

Ringkesan Bahan Komposit Karbon-Karbon

Bahan komposit karbon/karbon (C/C)minangka bahan komposit sing dikuatake serat karbon kanthi serangkaian sifat sing apik banget kayata kekuatan lan modulus dhuwur, gravitasi spesifik entheng, koefisien ekspansi termal cilik, tahan korosi, tahan kejut termal, tahan gesekan sing apik, lan stabilitas kimia sing apik. Iki minangka jinis anyar bahan komposit suhu ultra-dhuwur.

Bahan komposit C/Cminangka bahan rekayasa terintegrasi struktur termal-fungsional sing apik banget. Kaya bahan komposit kinerja dhuwur liyane, iki minangka struktur komposit sing kasusun saka fase sing diperkuat serat lan fase dhasar. Bedane yaiku fase sing diperkuat lan fase dhasar kasusun saka karbon murni kanthi sifat khusus.

Bahan komposit karbon/karbonutamane digawe saka felt karbon, kain karbon, serat karbon minangka tulangan, lan karbon sing diendapkan uap minangka matriks, nanging mung nduweni siji unsur, yaiku karbon. Kanggo nambah kapadhetan, karbon sing diasilake dening karbonisasi diresapi karo karbon utawa diresapi karo resin (utawa aspal), yaiku, bahan komposit karbon/karbon digawe saka telung bahan karbon.

Proses produksi bahan komposit karbon-karbon

1) Pilihan serat karbon

Pemilihan bundel serat karbon lan desain struktural kain serat minangka dhasar kanggo manufakturKomposit C/CSifat mekanik lan sifat termofisika komposit C/C bisa ditemtokake kanthi milih jinis serat lan parameter tenunan kain kanthi rasional, kayata orientasi susunan bundel benang, jarak bundel benang, isi volume bundel benang, lan liya-liyane.

2) Persiapan preform serat karbon

Preform serat karbon nuduhake blanko sing dibentuk dadi bentuk struktural serat sing dibutuhake miturut bentuk produk lan syarat kinerja kanggo nindakake proses densifikasi. Ana telung cara pangolahan utama kanggo bagean struktural sing wis dibentuk: tenun alus, tenun atos, lan tenun campuran alus lan atos. Proses tenun utama yaiku: tenun benang garing, susunan klompok batang sing wis diresapi, tusukan tenun alus, lilitan serat, lan tenunan sakabèhé multi-arah telung dimensi. Saiki, proses tenun utama sing digunakake ing bahan komposit C yaiku tenunan multi-arah telung dimensi. Sajrone proses tenun, kabeh serat tenun disusun ing arah tartamtu. Saben serat diimbangi ing sudut tartamtu ing sadawane arah dhewe lan saling dijalin kanggo mbentuk kain. Ciri khase yaiku bisa mbentuk kain sakabèhé multi-arah telung dimensi, sing bisa ngontrol isi volume serat kanthi efektif ing saben arah bahan komposit C/C, supaya bahan komposit C/C bisa nduweni sifat mekanik sing cukup ing kabeh arah.

3) Proses densifikasi C/C

Tingkat lan efisiensi densifikasi utamane dipengaruhi dening struktur kain lan parameter proses bahan dasar. Metode proses sing digunakake saiki kalebu impregnasi karbonisasi, deposisi uap kimia (CVD), infiltrasi uap kimia (CVI), deposisi cairan kimia, pirolisis lan metode liyane. Ana rong jinis utama metode proses: proses karbonisasi impregnasi lan proses infiltrasi uap kimia.

Impregnasi-karbonisasi fase cair

Metode impregnasi fase cair relatif prasaja ing peralatan lan nduweni aplikasi sing jembar, mula metode impregnasi fase cair minangka metode penting kanggo nyiapake bahan komposit C/C. Cara iki yaiku nyemplungake preform sing digawe saka serat karbon menyang impregnant cair, lan nggawe impregnant nembus kanthi lengkap menyang rongga preform kanthi tekanan, banjur liwat serangkaian proses kayata curing, karbonisasi, lan grafitisasi, pungkasane entuk.Bahan komposit C/CKekurangane yaiku butuh siklus impregnasi lan karbonisasi sing bola-bali kanggo entuk syarat kapadhetan. Komposisi lan struktur impregnasi ing metode impregnasi fase cair iku penting banget. Iki ora mung mengaruhi efisiensi densifikasi, nanging uga mengaruhi sifat mekanik lan fisik produk. Ningkatake asil karbonisasi impregnant lan nyuda viskositas impregnant mesthi dadi salah sawijining masalah utama sing kudu dirampungake ing persiapan bahan komposit C/C kanthi metode impregnasi fase cair. Viskositas sing dhuwur lan asil karbonisasi impregnant sing kurang minangka salah sawijining alesan penting kanggo biaya bahan komposit C/C sing dhuwur. Ningkatake kinerja impregnant ora mung bisa nambah efisiensi produksi bahan komposit C/C lan nyuda biaya, nanging uga nambah macem-macem sifat bahan komposit C/C. Perawatan anti-oksidasi bahan komposit C/C Serat karbon wiwit teroksidasi ing suhu 360°C ing udhara. Serat grafit rada luwih apik tinimbang serat karbon, lan suhu oksidasi wiwit teroksidasi ing suhu 420°C. Suhu oksidasi bahan komposit C/C kira-kira 450°C. Bahan komposit C/C gampang banget teroksidasi ing atmosfer oksidatif suhu dhuwur, lan laju oksidasi mundhak kanthi cepet nalika suhu mundhak. Yen ora ana langkah-langkah anti-oksidasi, panggunaan bahan komposit C/C jangka panjang ing lingkungan oksidatif suhu dhuwur mesthi bakal nyebabake akibat sing nggegirisi. Mulane, perawatan anti-oksidasi bahan komposit C/C wis dadi bagean sing ora bisa dipisahake saka proses persiapane. Saka perspektif teknologi anti-oksidasi, bisa dipérang dadi teknologi anti-oksidasi internal lan teknologi pelapisan anti-oksidasi.

Fase Uap Kimia

Deposisi uap kimia (CVD utawa CVI) yaiku ngendhegake karbon langsung ing pori-pori blanko kanggo nggayuh tujuan ngisi pori-pori lan nambah kapadhetan. Karbon sing didepositake gampang digrafitisasi, lan nduweni kompatibilitas fisik sing apik karo serat. Ora bakal susut nalika re-karbonisasi kaya metode impregnasi, lan sifat fisik lan mekanik saka metode iki luwih apik. Nanging, sajrone proses CVD, yen karbon didepositake ing permukaan blanko, bakal nyegah gas nyebar menyang pori-pori internal. Karbon sing didepositake ing permukaan kudu dicopot kanthi mekanis lan banjur babak deposisi anyar kudu ditindakake. Kanggo produk sing kandel, metode CVD uga nduweni kesulitan tartamtu, lan siklus metode iki uga dawa banget.