Virbereedungsprozess vu Kuelefaser-Kompositmaterialien

Iwwersiicht iwwer Kuelestoff-Kuelestoff-Kompositmaterialien

Kuelestoff/Kuelestoff (C/C) Kompositmaterialass e mat Kuelefaser verstäerkt Kompositmaterial mat enger Rei vun exzellenten Eegeschafte wéi héijer Festigkeit a Modul, liicht spezifesch Schwéierkraaft, klengen thermeschen Ausdehnungskoeffizient, Korrosiounsbeständegkeet, Wärmeschockbeständegkeet, gudder Reibungsbeständegkeet a gudder chemescher Stabilitéit. Et ass eng nei Zort vun ultra-héichtemperaturbeständegem Kompositmaterial.

C/C Kompositmaterialass en exzellent integréiert Ingenieursmaterial, dat thermesch strukturell a funktionell integréiert ass. Wéi aner héichperformant Kompositmaterialien ass et eng Kompositstruktur, déi aus enger faserverstäerkter Phas an enger Basisphas besteet. Den Ënnerscheed ass, datt souwuel déi verstäerkt Phas wéi och d'Basisphas aus purem Kuelestoff mat spezielle Eegeschafte bestinn.

Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterialienbesteet haaptsächlech aus Kuelestofffilz, Kuelestoffduch, Kuelefaser als Verstäerkung a dampofgesatem Kuelestoff als Matrix, awer et huet nëmmen een Element, nämlech Kuelestoff. Fir d'Dicht ze erhéijen, gëtt de Kuelestoff, deen duerch d'Kuelestoffveraarbechtung entsteet, mat Kuelestoff oder mat Harz (oder Asphalt) imprägnéiert, dat heescht, Kuelestoff/Kuelestoff-Kompositmaterialien bestinn aus dräi Kuelestoffmaterialien.

Fabrikatiounsprozess vu Kuelestoff-Kuelestoff-Kompositmaterialien

1) Wiel vu Kuelefaser

D'Auswiel vu Kuelefaserbündel an den strukturellen Design vu Faserstoffer sinn d'Basis fir d'Produktioun.C/C KompositDéi mechanesch Eegeschafte vun C/C-Kompositmaterialien kënne bestëmmt ginn andeems Faserentypen a Stoffwebparameter rational ausgewielt ginn, wéi z. B. d'Orientéierung vun de Garnbündel, den Ofstand tëscht de Garnbündel, den Volumengehalt vun de Garnbündel, asw.

2) Virbereedung vun der Kuelefaser-Präform

Kuelefaser-Präform bezitt sech op e Blank, deen an déi erfuerderlech strukturell Form vun der Faser geformt gëtt, jee no der Produktform an den Leeschtungsufuerderungen, fir de Verdichtungsprozess duerchzeféieren. Et ginn dräi Haaptveraarbechtungsmethoden fir virgeformt Strukturdeeler: mëll Weben, haart Weben a mëll an haart gemëscht Weben. Déi Haaptwebprozesser sinn: dréchent Garnweben, virimprägnéiert Staanggruppenanordnung, fein Webpunktioun, Faserwicklung an dräidimensional multidirektional Gesamtweben. Am Moment ass den Haaptwebprozess, deen a C-Kompositmaterialien benotzt gëtt, dräidimensional multidirektional Gesamtweben. Wärend dem Webprozess sinn all gewiefte Faseren an eng bestëmmt Richtung arrangéiert. All Faser gëtt an engem bestëmmte Wénkel laanscht hir eege Richtung verréckelt a matenee verwieft fir e Stoff ze bilden. Seng Charakteristik ass, datt et en dräidimensionalen multidirektionalen Gesamtstoff ka bilden, deen den Volumengehalt vun de Faseren an all Richtung vum C/C-Kompositmaterial effektiv kontrolléiere kann, sou datt de C/C-Kompositmaterial raisonnabel mechanesch Eegeschafte an all Richtungen ausübe kann.

3) C/C Verdichtungsprozess

De Grad an d'Effizienz vun der Verdichtung gi virun allem vun der Stoffstruktur an de Prozessparameter vum Basismaterial beaflosst. Zu de Prozessmethoden, déi aktuell benotzt ginn, gehéieren Imprägnatiounskarboniséierung, chemesch Dampfdepositioun (CVD), chemesch Dampfinfiltratioun (CVI), chemesch Flëssegkeetsdepositioun, Pyrolyse an aner Methoden. Et ginn zwou Haaptzorte vu Prozessmethoden: Imprägnatiounskarboniséierungsprozess a chemesch Dampfinfiltratiounsprozess.

Flëssegphas-Imprägnatioun-Karboniséierung

D'Method vun der Flëssegkeetsphas-Imprägnatioun ass relativ einfach an der Ausrüstung an huet eng breet Uwendungsbereich, dofir ass d'Flëssegkeetsphas-Imprägnatioun eng wichteg Method fir d'Virbereedung vu C/C-Kompositmaterialien. Et geet drëm, de Präform aus Kuelefaser an dat flëssegt Imprägnant ze tauchen, an den Imprägnant duerch Drock voll an d'Lücken vun der Präform andréngen ze loossen, an dann duerch eng Serie vu Prozesser wéi Härtung, Karboniséierung a Graphitiséierung schliisslech ... ze kréien.C/C KompositmaterialienSäin Nodeel ass, datt et widderholl Imprägnatiouns- a Karboniséierungszyklen erfuerdert, fir d'Dichtfuerderungen z'erreechen. D'Zesummesetzung an d'Struktur vum Imprägnant an der Flëssegkeetsphas-Imprägnatiounsmethod si ganz wichteg. Et beaflosst net nëmmen d'Verdichtungseffizienz, mä och déi mechanesch a physikalesch Eegeschafte vum Produkt. D'Verbesserung vum Karboniséierungsrendement vum Imprägnant an d'Reduzéierung vun der Viskositéit vum Imprägnant waren ëmmer ee vun de Schlësselproblemer, déi bei der Virbereedung vu C/C-Kompositmaterialien duerch d'Flëssegkeetsphas-Imprägnatiounsmethod geléist musse ginn. Déi héich Viskositéit an déi niddreg Karboniséierungsrendement vum Imprägnant sinn ee vun de wichtege Grënn fir déi héich Käschte vu C/C-Kompositmaterialien. D'Verbesserung vun der Leeschtung vum Imprägnant kann net nëmmen d'Produktiounseffizienz vu C/C-Kompositmaterialien verbesseren an hir Käschte reduzéieren, mä och déi verschidden Eegeschafte vu C/C-Kompositmaterialien verbesseren. Antioxidatiounsbehandlung vu C/C-Kompositmaterialien Kuelefaser fänkt bei 360°C an der Loft un ze oxidéieren. Graphitfaser ass liicht besser wéi Kuelefaser, an hir Oxidatiounstemperatur fänkt bei 420°C un ze oxidéieren. D'Oxidatiounstemperatur vu C/C-Kompositmaterialien ass ongeféier 450°C. C/C-Kompositmaterialien oxidéiere ganz einfach an enger oxidativer Atmosphär mat héijer Temperatur, an d'Oxidatiounsquote klëmmt séier mat der Temperaturerhéijung. Wann et keng Antioxidatiounsmoossname gëtt, wäert déi laangfristeg Notzung vu C/C-Kompositmaterialien an enger oxidativer Ëmwelt mat héijer Temperatur onvermeidbar katastrophal Konsequenzen hunn. Dofir ass d'Antioxidatiounsbehandlung vu C/C-Kompositmaterialien zu engem onverzichtbaren Deel vu sengem Virbereedungsprozess ginn. Aus der Siicht vun der Antioxidatiounstechnologie kann se an intern Antioxidatiounstechnologie an Antioxidatiounsbeschichtungstechnologie opgedeelt ginn.

Chemesch Dampphase

Chemesch Gasoflagerung (CVD oder CVI) besteet doran, Kuelestoff direkt an de Poren vum Ronn ofzesetzen, fir d'Poren ze fëllen an d'Dicht ze erhéijen. De ofgesate Kuelestoff ass einfach ze grafitiséieren an huet eng gutt physikalesch Kompatibilitéit mat der Faser. E schrumpft net bei der Rekarboniséierung wéi bei der Imprägnatiounsmethod, an déi physikalesch a mechanesch Eegeschafte vun dëser Method si besser. Wann awer beim CVD-Prozess Kuelestoff op der Uewerfläch vum Ronn ofgesat gëtt, verhënnert dat, datt de Gas an déi intern Poren diffundéiert. De Kuelestoff, deen op der Uewerfläch ofgesat gëtt, soll mechanesch ewechgeholl ginn an duerno soll eng nei Oflagerungsronn duerchgefouert ginn. Fir déck Produkter huet d'CVD-Method och gewësse Schwieregkeeten, an de Zyklus vun dëser Method ass och ganz laang.