കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ തയ്യാറാക്കൽ പ്രക്രിയ

കാർബൺ-കാർബൺ സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ അവലോകനം

കാർബൺ/കാർബൺ (സി/സി) സംയുക്ത വസ്തുഉയർന്ന ശക്തിയും മോഡുലസും, പ്രകാശ നിർദ്ദിഷ്ട ഗുരുത്വാകർഷണം, ചെറിയ താപ വികാസ ഗുണകം, നാശന പ്രതിരോധം, താപ ആഘാത പ്രതിരോധം, നല്ല ഘർഷണ പ്രതിരോധം, നല്ല രാസ സ്ഥിരത തുടങ്ങിയ മികച്ച ഗുണങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയുള്ള ഒരു കാർബൺ ഫൈബർ ശക്തിപ്പെടുത്തിയ സംയുക്ത വസ്തുവാണ്. ഇത് ഒരു പുതിയ തരം അൾട്രാ-ഹൈ ടെമ്പറേച്ചർ സംയുക്ത വസ്തുവാണ്.

സി/സി സംയുക്ത മെറ്റീരിയൽമികച്ച താപ ഘടന-പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള സംയോജിത എഞ്ചിനീയറിംഗ് മെറ്റീരിയലാണ്. മറ്റ് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള സംയുക്ത വസ്തുക്കളെപ്പോലെ, ഇത് ഫൈബർ-റൈൻഫോഴ്‌സ്ഡ് ഘട്ടവും അടിസ്ഥാന ഘട്ടവും ചേർന്ന ഒരു സംയോജിത ഘടനയാണ്. വ്യത്യാസം എന്തെന്നാൽ, ശക്തിപ്പെടുത്തിയ ഘട്ടവും അടിസ്ഥാന ഘട്ടവും പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളുള്ള ശുദ്ധമായ കാർബൺ കൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.

കാർബൺ/കാർബൺ സംയുക്ത വസ്തുക്കൾപ്രധാനമായും കാർബൺ ഫെൽറ്റ്, കാർബൺ തുണി, ബലപ്പെടുത്തലായി കാർബൺ ഫൈബർ, മാട്രിക്സായി നീരാവി നിക്ഷേപിച്ച കാർബൺ എന്നിവകൊണ്ടാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, എന്നാൽ ഇതിന് ഒരു മൂലകം മാത്രമേയുള്ളൂ, അത് കാർബൺ ആണ്. സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, കാർബണൈസേഷൻ വഴി ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന കാർബൺ കാർബൺ ഉപയോഗിച്ച് സന്നിവേശിപ്പിക്കുന്നു അല്ലെങ്കിൽ റെസിൻ (അല്ലെങ്കിൽ അസ്ഫാൽറ്റ്) ഉപയോഗിച്ച് സന്നിവേശിപ്പിക്കുന്നു, അതായത്, കാർബൺ/കാർബൺ സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ മൂന്ന് കാർബൺ വസ്തുക്കളാൽ നിർമ്മിച്ചതാണ്.

കാർബൺ-കാർബൺ സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ

1) കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്

കാർബൺ ഫൈബർ ബണ്ടിലുകളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പും ഫൈബർ തുണിത്തരങ്ങളുടെ ഘടനാപരമായ രൂപകൽപ്പനയുമാണ് നിർമ്മാണത്തിന് അടിസ്ഥാനം.സി/സി കോമ്പോസിറ്റ്. സി/സി കമ്പോസിറ്റുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും തെർമോഫിസിക്കൽ ഗുണങ്ങളും ഫൈബർ തരങ്ങളും തുണി നെയ്ത്ത് പാരാമീറ്ററുകളും യുക്തിസഹമായി തിരഞ്ഞെടുത്ത് നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയും, ഉദാഹരണത്തിന് നൂൽ ബണ്ടിൽ ക്രമീകരണ ഓറിയന്റേഷൻ, നൂൽ ബണ്ടിൽ അകലം, നൂൽ ബണ്ടിൽ വോളിയം ഉള്ളടക്കം മുതലായവ.

2) കാർബൺ ഫൈബർ പ്രീഫോം തയ്യാറാക്കൽ

ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ ആകൃതിയും പ്രകടന ആവശ്യകതകളും അനുസരിച്ച്, സാന്ദ്രത പ്രക്രിയ നടപ്പിലാക്കുന്നതിനായി, ഫൈബറിന്റെ ആവശ്യമായ ഘടനാപരമായ ആകൃതിയിലേക്ക് രൂപപ്പെടുന്ന ഒരു ശൂന്യതയെയാണ് കാർബൺ ഫൈബർ പ്രീഫോം എന്ന് പറയുന്നത്. മുൻകൂട്ടി തയ്യാറാക്കിയ ഘടനാപരമായ ഭാഗങ്ങൾക്ക് മൂന്ന് പ്രധാന പ്രോസസ്സിംഗ് രീതികളുണ്ട്: മൃദുവായ നെയ്ത്ത്, കഠിനമായ നെയ്ത്ത്, മൃദുവും കഠിനവുമായ മിക്സഡ് നെയ്ത്ത്. പ്രധാന നെയ്ത്ത് പ്രക്രിയകൾ ഇവയാണ്: ഉണങ്ങിയ നൂൽ നെയ്ത്ത്, പ്രീ-ഇംപ്രെഗ്നേറ്റഡ് വടി ഗ്രൂപ്പ് ക്രമീകരണം, മികച്ച നെയ്ത്ത് പഞ്ചർ, ഫൈബർ വൈൻഡിംഗ്, ത്രിമാന മൾട്ടി-ദിശാസൂചന മൊത്തത്തിലുള്ള നെയ്ത്ത്. നിലവിൽ, സി കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാന നെയ്ത്ത് പ്രക്രിയ ത്രിമാന മൊത്തത്തിലുള്ള മൾട്ടി-ദിശാസൂചന നെയ്ത്താണ്. നെയ്ത്ത് പ്രക്രിയയിൽ, എല്ലാ നെയ്ത നാരുകളും ഒരു നിശ്ചിത ദിശയിൽ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഓരോ ഫൈബറും അതിന്റേതായ ദിശയിൽ ഒരു നിശ്ചിത കോണിൽ ഓഫ്‌സെറ്റ് ചെയ്യുകയും പരസ്പരം ഇഴചേർന്ന് ഒരു തുണി രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിന്റെ സവിശേഷത, ഇതിന് ഒരു ത്രിമാന മൾട്ടി-ദിശാസൂചന മൊത്തത്തിലുള്ള തുണിത്തരമായി രൂപപ്പെടുത്താൻ കഴിയും, ഇത് സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഓരോ ദിശയിലും നാരുകളുടെ വോളിയം ഉള്ളടക്കം ഫലപ്രദമായി നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയലിന് എല്ലാ ദിശകളിലും ന്യായമായ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.

3) സി/സി സാന്ദ്രത പ്രക്രിയ

സാന്ദ്രതയുടെ അളവും കാര്യക്ഷമതയും പ്രധാനമായും ബാധിക്കുന്നത് തുണി ഘടനയും അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളുടെ പ്രക്രിയാ പാരാമീറ്ററുകളുമാണ്. നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രക്രിയ രീതികളിൽ ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ കാർബണൈസേഷൻ, കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ (CVD), കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഇൻഫിൽട്രേഷൻ (CVI), കെമിക്കൽ ലിക്വിഡ് ഡിപ്പോസിഷൻ, പൈറോളിസിസ്, മറ്റ് രീതികൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. രണ്ട് പ്രധാന തരം പ്രക്രിയ രീതികളുണ്ട്: ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ കാർബണൈസേഷൻ പ്രക്രിയ, കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഇൻഫിൽട്രേഷൻ പ്രക്രിയ.

ലിക്വിഡ് ഫേസ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ-കാർബണൈസേഷൻ

ലിക്വിഡ് ഫേസ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതി ഉപകരണങ്ങളിൽ താരതമ്യേന ലളിതവും വ്യാപകമായി പ്രയോഗിക്കാവുന്നതുമാണ്, അതിനാൽ സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന രീതിയാണ് ലിക്വിഡ് ഫേസ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതി. കാർബൺ ഫൈബർ കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച പ്രീഫോം ദ്രാവക ഇംപ്രെഗ്നന്റിലേക്ക് മുക്കി, പ്രഷറൈസേഷൻ വഴി ഇംപ്രെഗ്നന്റ് പ്രീഫോമിന്റെ ശൂന്യതയിലേക്ക് പൂർണ്ണമായും തുളച്ചുകയറാൻ അനുവദിക്കുക, തുടർന്ന് ക്യൂറിംഗ്, കാർബണൈസേഷൻ, ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ തുടങ്ങിയ പ്രക്രിയകളുടെ ഒരു പരമ്പരയിലൂടെ ഒടുവിൽ നേടുക.സി/സി സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ. സാന്ദ്രത ആവശ്യകതകൾ നേടിയെടുക്കാൻ ആവർത്തിച്ചുള്ള ഇംപ്രെഗ്നേഷനും കാർബണൈസേഷൻ ചക്രങ്ങളും ആവശ്യമാണ് എന്നതാണ് ഇതിന്റെ പോരായ്മ. ലിക്വിഡ് ഫേസ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതിയിലുള്ള ഇംപ്രെഗ്നന്റിന്റെ ഘടനയും ഘടനയും വളരെ പ്രധാനമാണ്. ഇത് സാന്ദ്രത കാര്യക്ഷമതയെ മാത്രമല്ല, ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ, ഭൗതിക ഗുണങ്ങളെയും ബാധിക്കുന്നു. ഇംപ്രെഗ്നന്റിന്റെ കാർബണൈസേഷൻ വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതും ഇംപ്രെഗ്നന്റിന്റെ വിസ്കോസിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നതും എല്ലായ്പ്പോഴും ലിക്വിഡ് ഫേസ് ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ പരിഹരിക്കേണ്ട പ്രധാന പ്രശ്നങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. ഇംപ്രെഗ്നന്റിന്റെ ഉയർന്ന വിസ്കോസിറ്റിയും കുറഞ്ഞ കാർബണൈസേഷൻ വിളവും സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കളുടെ ഉയർന്ന വിലയ്ക്കുള്ള ഒരു പ്രധാന കാരണമാണ്. ഇംപ്രെഗ്നന്റിന്റെ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നത് സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കളുടെ ഉൽപാദനക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്താനും അവയുടെ വില കുറയ്ക്കാനും മാത്രമല്ല, സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കളുടെ വിവിധ ഗുണങ്ങൾ മെച്ചപ്പെടുത്താനും സഹായിക്കും. സി/സി കോമ്പോസിറ്റ് വസ്തുക്കളുടെ ആന്റി-ഓക്സിഡേഷൻ ചികിത്സ കാർബൺ ഫൈബർ വായുവിൽ 360°C ൽ ഓക്സീകരിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഫൈബർ കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ അല്പം മികച്ചതാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ ഓക്സിഡേഷൻ താപനില 420°C ൽ ഓക്സീകരിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. സി/സി സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ ഓക്സീകരണ താപനില ഏകദേശം 450°C ആണ്. ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഓക്സിഡേറ്റീവ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ സി/സി സംയുക്ത വസ്തുക്കൾ വളരെ എളുപ്പത്തിൽ ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ താപനില വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് ഓക്സീകരണ നിരക്ക് വേഗത്തിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു. ഓക്സിഡേഷൻ വിരുദ്ധ നടപടികളൊന്നുമില്ലെങ്കിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഓക്സിഡേറ്റീവ് പരിതസ്ഥിതിയിൽ സി/സി സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ ദീർഘകാല ഉപയോഗം അനിവാര്യമായും വിനാശകരമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും. അതിനാൽ, സി/സി സംയുക്ത വസ്തുക്കളുടെ ഓക്സിഡേഷൻ വിരുദ്ധ ചികിത്സ അതിന്റെ തയ്യാറെടുപ്പ് പ്രക്രിയയുടെ ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ഭാഗമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ആന്റി-ഓക്സിഡേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വീക്ഷണകോണിൽ, ഇതിനെ ആന്തരിക ആന്റി-ഓക്സിഡേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ, ആന്റി-ഓക്സിഡേഷൻ കോട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ എന്നിങ്ങനെ വിഭജിക്കാം.

രാസ നീരാവി ഘട്ടം

സുഷിരങ്ങൾ നിറയ്ക്കുന്നതിനും സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുമുള്ള ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കുന്നതിനായി കാർബൺ നേരിട്ട് ശൂന്യതയുടെ സുഷിരങ്ങളിൽ നിക്ഷേപിക്കുന്നതാണ് കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം (CVD അല്ലെങ്കിൽ CVI). നിക്ഷേപിച്ച കാർബൺ ഗ്രാഫിറ്റൈസ് ചെയ്യാൻ എളുപ്പമാണ്, കൂടാതെ ഫൈബറുമായി നല്ല ശാരീരിക പൊരുത്തവുമുണ്ട്. ഇംപ്രെഗ്നേഷൻ രീതി പോലെ റീ-കാർബണൈസേഷൻ സമയത്ത് ഇത് ചുരുങ്ങില്ല, കൂടാതെ ഈ രീതിയുടെ ഭൗതികവും യാന്ത്രികവുമായ ഗുണങ്ങൾ മികച്ചതാണ്. എന്നിരുന്നാലും, CVD പ്രക്രിയയിൽ, ശൂന്യതയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ കാർബൺ നിക്ഷേപിച്ചാൽ, ആന്തരിക സുഷിരങ്ങളിലേക്ക് വാതകം വ്യാപിക്കുന്നത് തടയും. ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിച്ചിരിക്കുന്ന കാർബൺ യാന്ത്രികമായി നീക്കം ചെയ്യുകയും തുടർന്ന് ഒരു പുതിയ റൗണ്ട് നിക്ഷേപം നടത്തുകയും വേണം. കട്ടിയുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക്, CVD രീതിക്കും ചില ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ട്, കൂടാതെ ഈ രീതിയുടെ ചക്രവും വളരെ ദൈർഘ്യമേറിയതാണ്.