көмүртек буласынан жасалган композиттик материалдарды даярдоо процесси

Көмүртек-көмүртектүү курама материалдарга сереп

Көмүртек/көмүртек (C/C) курама материалыжогорку бекемдик жана модуль, жеңил салыштырма салмагы, кичинекей жылуулук кеңейүү коэффициенти, коррозияга туруктуулук, жылуулук соккусуна туруктуулук, жакшы сүрүлүүгө туруктуулук жана жакшы химиялык туруктуулук сыяктуу бир катар мыкты касиеттерге ээ болгон көмүртек буласы менен бекемделген композиттик материал. Бул өтө жогорку температурадагы композиттик материалдын жаңы түрү.

C/C курама материалыэң сонун жылуулук түзүлүшү менен функционалдык интеграцияланган инженердик материал болуп саналат. Башка жогорку өндүрүмдүү композиттик материалдар сыяктуу эле, ал була менен бекемделген фазадан жана негизги фазадан турган композиттик түзүлүш. Айырмасы, күчөтүлгөн фаза да, негизги фаза да атайын касиеттерге ээ таза көмүртектен турат.

Көмүртек/көмүртек композиттик материалдарынегизинен көмүртек кийизден, көмүр кездемеден, арматура катары көмүртек буласынан жана матрица катары буу менен чөктүрүлгөн көмүртектен жасалат, бирок анын бир гана элементи бар, ал көмүртек. Тыгыздыкты жогорулатуу үчүн көмүртектештирүү жолу менен пайда болгон көмүртек көмүртек менен сиңирилет же чайыр (же асфальт) менен сиңирилет, башкача айтканда, көмүртек/көмүртек композиттик материалдары үч көмүртектүү материалдан жасалат.

Көмүртек-көмүртек композиттик материалдарын өндүрүү процесси

1) Көмүртек буласын тандоо

Көмүртек буласынан жасалган боолорду тандоо жана була кездемелеринин структуралык дизайны өндүрүштүн негизи болуп саналатC/C композитC/C композиттеринин механикалык касиеттерин жана термофизикалык касиеттерин була түрлөрүн жана кездеменин токуу параметрлерин, мисалы, жиптин боосунун жайгашуу багытын, жиптин боосунун аралыгын, жиптин боосунун көлөмүн ж.б. рационалдуу тандоо аркылуу аныктоого болот.

2) Көмүртек буласынын преформасын даярдоо

Көмүртек буласынын алдын ала формасы деп тыгыздоо процессин жүргүзүү үчүн буюмдун формасына жана иштөө талаптарына ылайык буланын керектүү структуралык формасына келтирилген бланкты айтабыз. Алдын ала формаланган структуралык бөлүктөр үчүн үч негизги иштетүү ыкмасы бар: жумшак токуу, катуу токуу жана жумшак жана катуу аралаш токуу. Негизги токуу процесстери: кургак жип токуу, алдын ала сиңирилген таякча тобун жайгаштыруу, майда токуу тешүү, буланы ороо жана үч өлчөмдүү көп багыттуу жалпы токуу. Учурда C композиттик материалдарында колдонулган негизги токуу процесси үч өлчөмдүү жалпы көп багыттуу токуу болуп саналат. Токуу процессинде бардык токулган булалар белгилүү бир багытта жайгаштырылат. Ар бир була өзүнүн багыты боюнча белгилүү бир бурчта жылышып, бири-бири менен чырмалышып кездеме түзөт. Анын өзгөчөлүгү - ал үч өлчөмдүү көп багыттуу жалпы кездемени түзө алат, бул C/C композиттик материалынын ар бир багытындагы булалардын көлөмдүк курамын натыйжалуу башкара алат, ошондуктан C/C композиттик материалы бардык багыттар боюнча акылга сыярлык механикалык касиеттерди көрсөтө алат.

3) C/C тыгыздаштыруу процесси

Тыгыздашуу даражасы жана натыйжалуулугу негизинен кездеменин түзүлүшүнө жана негизги материалдын процесстик параметрлерине таасир этет. Учурда колдонулуп жаткан процесстик ыкмаларга импрегнациялык көмүрлөштүрүү, химиялык буу чөктүрүү (ХБЧ), химиялык буу инфильтрациясы (ХБЧ), химиялык суюктук чөктүрүү, пиролиз жана башка ыкмалар кирет. Процесстик ыкмалардын эки негизги түрү бар: импрегнациялык көмүрлөштүрүү процесси жана химиялык буу инфильтрация процесси.

Суюк фазадагы импрегнация-көмүртектештирүү

Суюк фазалуу импрегнациялоо ыкмасы жабдуулар жагынан салыштырмалуу жөнөкөй жана кеңири колдонулат, андыктан суюк фазалуу импрегнациялоо ыкмасы C/C композиттик материалдарын даярдоонун маанилүү ыкмасы болуп саналат. Ал көмүртек буласынан жасалган преформаны суюк импрегнентке чөмүлтүп, импрегненттин басым жасоо менен преформанын боштуктарына толугу менен киришин камсыз кылат, андан кийин айыктыруу, көмүрлөштүрүү жана графиттештирүү сыяктуу бир катар процесстер аркылуу акыры...C/C курама материалдарыАнын кемчилиги - тыгыздык талаптарына жетүү үчүн кайталап импрегнациялоо жана көмүртектештирүү циклдери талап кылынат. Суюк фазадагы импрегнациялоо ыкмасындагы импрегненттин курамы жана түзүлүшү абдан маанилүү. Ал тыгыздаштыруунун натыйжалуулугуна гана эмес, ошондой эле продуктунун механикалык жана физикалык касиеттерине да таасир этет. Суюк фазадагы импрегнациялоо ыкмасы менен C/C композиттик материалдарын даярдоодо импрегненттин көмүртектештирүү түшүмүн жогорулатуу жана импрегненттин илешкектүүлүгүн азайтуу ар дайым чечилүүчү негизги маселелердин бири болуп келген. Импрегненттин жогорку илешкектүүлүгү жана төмөн көмүртектештирүү түшүмү C/C композиттик материалдарынын кымбаттыгынын маанилүү себептеринин бири болуп саналат. Импрегненттин иштешин жакшыртуу C/C композиттик материалдарынын өндүрүш натыйжалуулугун жогорулатып жана алардын баасын төмөндөтүп гана тим болбостон, C/C композиттик материалдарынын ар кандай касиеттерин да жакшырта алат. C/C композиттик материалдарын антиоксиданттык иштетүү Көмүртек буласы абада 360°C температурада кычкылданууга баштайт. Графит буласы көмүртек буласына караганда бир аз жакшыраак жана анын кычкылдануу температурасы 420°C температурада кычкылданууга баштайт. C/C композиттик материалдарынын кычкылдануу температурасы болжол менен 450°C түзөт. C/C композиттик материалдары жогорку температурадагы кычкылдануу атмосферасында кычкылданууга абдан оңой жана температуранын жогорулашы менен кычкылдануу ылдамдыгы тездик менен жогорулайт. Эгерде антиоксиданттык чаралар көрүлбөсө, C/C композиттик материалдарын жогорку температурадагы кычкылдануу чөйрөсүндө узак мөөнөттүү колдонуу сөзсүз түрдө катастрофалык кесепеттерге алып келет. Ошондуктан, C/C композиттик материалдарын антиоксиданттык иштетүү аны даярдоо процессинин ажырагыс бөлүгүнө айланды. Антиоксиданттык технологиянын көз карашынан алганда, аны ички антиоксиданттык технология жана антиоксиданттык каптоо технологиясы деп бөлүүгө болот.

Химиялык буу фазасы

Химиялык буу менен чөктүрүү (CVD же CVI) көмүртекти түз эле бланктын тешикчелерине чөктүрүү болуп саналат, бул тешикчелерди толтуруу жана тыгыздыкты жогорулатуу максатына жетишүү үчүн керек. Чөктүрүлгөн көмүртекти графиттештирүү оңой жана була менен жакшы физикалык шайкештикке ээ. Ал импрегнациялоо ыкмасы сыяктуу кайра көмүрлөштүрүү учурунда кичирейбейт жана бул ыкманын физикалык жана механикалык касиеттери жакшыраак. Бирок, CVD процессинде, эгерде көмүртек бланктын бетине чөктүрүлсө, ал газдын ички тешикчелерге жайылышына жол бербейт. Бетке чөктүрүлгөн көмүртекти механикалык жол менен алып салуу керек, андан кийин жаңы чөктүрүү айлампасы жүргүзүлүшү керек. Калың буюмдар үчүн CVD ыкмасынын да белгилүү бир кыйынчылыктары бар жана бул ыкманын цикли да абдан узун.