Proċess ta' preparazzjoni ta' materjali komposti tal-fibra tal-karbonju

Ħarsa ġenerali lejn il-Materjali Komposti tal-Karbonju-Karbonju

Materjal kompost tal-karbonju/karbonju (C/C)huwa materjal kompost rinforzat bil-fibra tal-karbonju b'serje ta' proprjetajiet eċċellenti bħal saħħa u modulu għoljin, gravità speċifika ħafifa, koeffiċjent żgħir ta' espansjoni termali, reżistenza għall-korrużjoni, reżistenza għax-xokk termali, reżistenza tajba għall-frizzjoni, u stabbiltà kimika tajba. Huwa tip ġdid ta' materjal kompost għal temperatura ultra-għolja.

Materjal kompost C/Chuwa materjal eċċellenti ta' inġinerija integrata b'funzjonalità termali. Bħal materjali komposti oħra ta' prestazzjoni għolja, hija struttura komposta magħmula minn fażi msaħħa bil-fibra u fażi bażika. Id-differenza hija li kemm il-fażi msaħħa kif ukoll il-fażi bażika huma magħmula minn karbonju pur bi proprjetajiet speċjali.

Materjali komposti tal-karbonju/karbonjuHuma magħmula prinċipalment minn feltru tal-karbonju, drapp tal-karbonju, fibra tal-karbonju bħala rinforz, u karbonju depożitat bil-fwar bħala matriċi, iżda għandhom element wieħed biss, li huwa l-karbonju. Sabiex tiżdied id-densità, il-karbonju ġġenerat mill-karbonizzazzjoni huwa mimli bil-karbonju jew mimli bir-reżina (jew asfalt), jiġifieri, materjali komposti karbonju/karbonju huma magħmula minn tliet materjali tal-karbonju.

Proċess ta' manifattura ta' materjali komposti tal-karbonju-karbonju

1) L-għażla tal-fibra tal-karbonju

L-għażla tal-mazzi tal-fibra tal-karbonju u d-disinn strutturali tad-drappijiet tal-fibra huma l-bażi għall-manifatturaKompost C/CIl-proprjetajiet mekkaniċi u l-proprjetajiet termofiżiċi tal-kompożiti C/C jistgħu jiġu determinati billi jintgħażlu b'mod razzjonali t-tipi ta' fibri u l-parametri tal-insiġ tad-drapp, bħall-orjentazzjoni tal-arranġament tal-qatta' tal-ħjut, l-ispazjar tal-qatta' tal-ħjut, il-kontenut tal-volum tal-qatta' tal-ħjut, eċċ.

2) Tħejjija ta' preforma tal-fibra tal-karbonju

Preforma tal-fibra tal-karbonju tirreferi għal biċċa vojta li hija ffurmata fil-forma strutturali meħtieġa tal-fibra skont il-forma tal-prodott u r-rekwiżiti tal-prestazzjoni sabiex jitwettaq il-proċess ta' densifikazzjoni. Hemm tliet metodi ewlenin ta' pproċessar għall-partijiet strutturali preformati: insiġ artab, insiġ iebes u insiġ imħallat artab u iebes. Il-proċessi ewlenin tal-insiġ huma: insiġ ta' ħjut niexfa, arranġament ta' grupp ta' vireg pre-impregnati, titqib fin tal-insiġ, tkebbib tal-fibra u insiġ ġenerali multi-direzzjonali tridimensjonali. Fil-preżent, il-proċess ewlieni tal-insiġ użat fil-materjali komposti C huwa insiġ ġenerali multi-direzzjonali tridimensjonali. Matul il-proċess tal-insiġ, il-fibri minsuġa kollha huma rranġati f'ċerta direzzjoni. Kull fibra hija spostata f'ċertu angolu tul id-direzzjoni tagħha stess u minsuġa ma' xulxin biex tifforma drapp. Il-karatteristika tagħha hija li tista' tifforma drapp ġenerali multi-direzzjonali tridimensjonali, li jista' jikkontrolla b'mod effettiv il-kontenut tal-volum tal-fibri f'kull direzzjoni tal-materjal kompost C/C, sabiex il-materjal kompost C/C ikun jista' jeżerċita proprjetajiet mekkaniċi raġonevoli fid-direzzjonijiet kollha.

3) Proċess ta' densifikazzjoni C/C

Il-grad u l-effiċjenza tad-densifikazzjoni huma affettwati prinċipalment mill-istruttura tad-drapp u l-parametri tal-proċess tal-materjal bażi. Il-metodi tal-proċess li jintużaw bħalissa jinkludu l-karbonizzazzjoni tal-impregnazzjoni, id-depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD), l-infiltrazzjoni kimika tal-fwar (CVI), id-depożizzjoni kimika ta' likwidu, il-piroliżi u metodi oħra. Hemm żewġ tipi ewlenin ta' metodi ta' proċess: il-proċess ta' karbonizzazzjoni tal-impregnazzjoni u l-proċess ta' infiltrazzjoni kimika tal-fwar.

Impregnazzjoni-karbonizzazzjoni tal-fażi likwida

Il-metodu ta' impregnazzjoni fil-fażi likwida huwa relattivament sempliċi fit-tagħmir u għandu applikazzjoni wiesgħa, għalhekk il-metodu ta' impregnazzjoni fil-fażi likwida huwa metodu importanti għall-preparazzjoni ta' materjali komposti C/C. Huwa li l-preforma magħmula mill-fibra tal-karbonju tgħaddas fl-impregnant likwidu, u l-impregnant jippenetra kompletament fil-vojt tal-preforma permezz ta' pressurizzazzjoni, u mbagħad permezz ta' serje ta' proċessi bħall-ikkurar, il-karbonizzazzjoni, u l-grafitizzazzjoni, finalment jinkisebMaterjali komposti C/CL-iżvantaġġ tiegħu huwa li jeħtieġ ċikli ripetuti ta' impregnazzjoni u karbonizzazzjoni biex jintlaħqu r-rekwiżiti tad-densità. Il-kompożizzjoni u l-istruttura tal-impregnant fil-metodu ta' impregnazzjoni fil-fażi likwida huma importanti ħafna. Dan mhux biss jaffettwa l-effiċjenza tad-densifikazzjoni, iżda jaffettwa wkoll il-proprjetajiet mekkaniċi u fiżiċi tal-prodott. It-titjib tar-rendiment tal-karbonizzazzjoni tal-impregnant u t-tnaqqis tal-viskożità tal-impregnant dejjem kienu waħda mill-kwistjonijiet ewlenin li għandhom jiġu solvuti fil-preparazzjoni ta' materjali komposti C/C permezz tal-metodu ta' impregnazzjoni fil-fażi likwida. Il-viskożità għolja u r-rendiment baxx tal-karbonizzazzjoni tal-impregnant huma waħda mir-raġunijiet importanti għall-ispiża għolja tal-materjali komposti C/C. It-titjib tal-prestazzjoni tal-impregnant mhux biss jista' jtejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-materjali komposti C/C u jnaqqas l-ispiża tagħhom, iżda wkoll itejjeb il-proprjetajiet varji tal-materjali komposti C/C. Trattament anti-ossidazzjoni tal-materjali komposti C/C Il-fibra tal-karbonju tibda tossida f'360°C fl-arja. Il-fibra tal-grafita hija kemxejn aħjar mill-fibra tal-karbonju, u t-temperatura ta' ossidazzjoni tagħha tibda tossida f'420°C. It-temperatura tal-ossidazzjoni tal-materjali komposti C/C hija ta' madwar 450°C. Il-materjali komposti C/C huma faċli ħafna biex jiġu ossidizzati f'atmosfera ossidattiva b'temperatura għolja, u r-rata ta' ossidazzjoni tiżdied malajr maż-żieda fit-temperatura. Jekk ma jkunx hemm miżuri anti-ossidazzjoni, l-użu fit-tul ta' materjali komposti C/C f'ambjent ossidattiv b'temperatura għolja inevitabbilment jikkawża konsegwenzi katastrofiċi. Għalhekk, it-trattament anti-ossidazzjoni tal-materjali komposti C/C sar parti indispensabbli mill-proċess ta' preparazzjoni tiegħu. Mill-perspettiva tat-teknoloġija anti-ossidazzjoni, din tista' tinqasam f'teknoloġija anti-ossidazzjoni interna u teknoloġija ta' kisi anti-ossidazzjoni.

Fażi tal-Fwar Kimika

Id-depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD jew CVI) hija li tiddepożita l-karbonju direttament fil-pori tal-blank biex tikseb l-iskop li timla l-pori u żżid id-densità. Il-karbonju depożitat huwa faċli biex jiġi grafitizzat, u għandu kompatibilità fiżika tajba mal-fibra. Mhux se jiċkien waqt ir-rikarbonizzazzjoni bħall-metodu ta' impregnazzjoni, u l-proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi ta' dan il-metodu huma aħjar. Madankollu, matul il-proċess CVD, jekk il-karbonju jiġi depożitat fuq il-wiċċ tal-blank, dan jipprevjeni l-gass milli jinfirex fil-pori interni. Il-karbonju depożitat fuq il-wiċċ għandu jitneħħa mekkanikament u mbagħad għandu jitwettaq rawnd ġdid ta' depożizzjoni. Għal prodotti ħoxnin, il-metodu CVD għandu wkoll ċerti diffikultajiet, u ċ-ċiklu ta' dan il-metodu huwa wkoll twil ħafna.