Prosés nyiapkeun bahan komposit serat karbon

Tinjauan Bahan Komposit Karbon-Karbon

Bahan komposit karbon/karbon (C/C)nyaéta bahan komposit anu dikuatkeun ku serat karbon kalayan sarangkaian sipat anu saé sapertos kakuatan sareng modulus anu luhur, gravitasi spésifik anu hampang, koéfisién ékspansi termal anu alit, résistansi korosi, résistansi kejut termal, résistansi gesekan anu saé, sareng stabilitas kimia anu saé. Éta mangrupikeun jinis énggal tina bahan komposit suhu ultra-luhur.

Bahan komposit C/Cnyaéta bahan rékayasa terpadu struktur termal-fungsional anu saé pisan. Sapertos bahan komposit kinerja tinggi anu sanés, éta mangrupikeun struktur komposit anu diwangun ku fase anu diperkuat serat sareng fase dasar. Bédana nyaéta fase anu diperkuat sareng fase dasar diwangun ku karbon murni kalayan sipat khusus.

Bahan komposit karbon/karbonutamana dijieun tina karbon felt, lawon karbon, serat karbon salaku tulangan, sareng karbon anu disimpen uap salaku matriks, tapi ngan ukur gaduh hiji unsur, nyaéta karbon. Pikeun ningkatkeun kapadetan, karbon anu dihasilkeun ku karbonisasi diresapi ku karbon atanapi diresapi ku résin (atanapi aspal), nyaéta, bahan komposit karbon/karbon didamel tina tilu bahan karbon.

Prosés manufaktur bahan komposit karbon-karbon

1) Pilihan serat karbon

Pilihan bundel serat karbon sareng desain struktural lawon serat mangrupikeun dasar pikeun manufakturKomposit C/CSipat mékanis sareng sipat termofisika komposit C/C tiasa ditangtukeun ku cara milih jinis serat sareng parameter anyaman lawon sacara rasional, sapertos orientasi susunan bundel benang, jarak bundel benang, eusi volume bundel benang, jsb.

2) Nyiapkeun serat karbon preform

Preform serat karbon nujul kana blanko anu dibentuk kana bentuk struktural serat anu diperyogikeun numutkeun bentuk produk sareng sarat kinerja pikeun ngalaksanakeun prosés densifikasi. Aya tilu metode pamrosésan utama pikeun bagian struktural anu tos dibentuk: anyaman lemes, anyaman teuas sareng anyaman campuran lemes sareng teuas. Prosés anyaman utama nyaéta: anyaman benang garing, susunan kelompok rod anu tos diimpregnasi, tusukan anyaman halus, lilitan serat sareng anyaman sakabéhna multi-arah tilu diménsi. Ayeuna, prosés anyaman utama anu dianggo dina bahan komposit C nyaéta anyaman multi-arah tilu diménsi. Salila prosés anyaman, sadaya serat anyaman disusun dina arah anu tangtu. Unggal serat diimbangi dina sudut anu tangtu sapanjang arahna nyalira sareng silih anyaman pikeun ngabentuk lawon. Ciri na nyaéta tiasa ngabentuk lawon sakabéhna multi-arah tilu diménsi, anu sacara efektif tiasa ngontrol eusi volume serat dina unggal arah bahan komposit C/C, supados bahan komposit C/C tiasa ngalaksanakeun sipat mékanis anu wajar dina sadaya arah.

3) Prosés dénsifikasi C/C

Darajat sareng efisiensi densifikasi utamina dipangaruhan ku struktur lawon sareng parameter prosés bahan dasar. Métode prosés anu ayeuna dianggo kalebet karbonisasi impregnasi, déposisi uap kimia (CVD), infiltrasi uap kimia (CVI), déposisi cairan kimia, pirolisis sareng metode sanésna. Aya dua jinis utama metode prosés: prosés karbonisasi impregnasi sareng prosés infiltrasi uap kimia.

Impregnasi-karbonisasi fase cair

Métode impregnasi fase cair relatif saderhana dina alat-alat sareng gaduh aplikasi anu lega, janten metode impregnasi fase cair mangrupikeun metode anu penting pikeun nyiapkeun bahan komposit C/C. Éta nyaéta pikeun ngalelepkeun preform anu didamel tina serat karbon kana impregnant cair, sareng ngajantenkeun impregnant nembus sapinuhna kana rongga preform ku cara tekanan, teras ngalangkungan sababaraha prosés sapertos pangubaran, karbonisasi, sareng grafitisasi, pamustunganana kéngingkeunBahan komposit C/C. Kakuranganna nyaéta peryogi siklus impregnasi sareng karbonisasi anu diulang-ulang pikeun ngahontal sarat kapadetan. Komposisi sareng struktur impregnant dina metode impregnasi fase cair penting pisan. Éta henteu ngan ukur mangaruhan efisiensi densifikasi, tapi ogé mangaruhan sipat mékanis sareng fisik produk. Ningkatkeun hasil karbonisasi impregnant sareng ngirangan viskositas impregnant salawasna janten salah sahiji masalah konci anu kedah direngsekeun dina persiapan bahan komposit C/C ku metode impregnasi fase cair. Viskositas anu luhur sareng hasil karbonisasi impregnant anu handap mangrupikeun salah sahiji alesan penting pikeun biaya bahan komposit C/C anu luhur. Ningkatkeun kinerja impregnant henteu ngan ukur tiasa ningkatkeun efisiensi produksi bahan komposit C/C sareng ngirangan biaya na, tapi ogé ningkatkeun rupa-rupa sipat bahan komposit C/C. Perlakuan anti-oksidasi bahan komposit C/C Serat karbon mimiti dioksidasi dina suhu 360°C di udara. Serat grafit rada langkung saé tibatan serat karbon, sareng suhu oksidasi na mimiti dioksidasi dina suhu 420°C. Suhu oksidasi bahan komposit C/C nyaéta sakitar 450°C. Bahan komposit C/C gampang pisan dioksidasi dina atmosfir oksidatif suhu luhur, sareng laju oksidasi ningkat gancang kalayan naékna suhu. Upami teu aya ukuran anti-oksidasi, panggunaan bahan komposit C/C jangka panjang dina lingkungan oksidatif suhu luhur pasti bakal nyababkeun akibat anu dahsyat. Ku alatan éta, perlakuan anti-oksidasi bahan komposit C/C parantos janten bagian anu teu tiasa dipisahkeun tina prosés persiapanana. Tina sudut pandang téknologi anti-oksidasi, éta tiasa dibagi kana téknologi anti-oksidasi internal sareng téknologi palapis anti-oksidasi.

Fase Uap Kimia

Déposisi uap kimiawi (CVD atanapi CVI) nyaéta neundeun karbon langsung kana pori-pori blank pikeun ngahontal tujuan ngeusian pori-pori sareng ningkatkeun kapadetan. Karbon anu disimpen gampang digrafitisasi, sareng gaduh kasaluyuan fisik anu saé sareng serat. Éta moal ngaleutikan nalika dikarbonisasi deui sapertos metode impregnasi, sareng sipat fisik sareng mékanis tina metode ieu langkung saé. Nanging, salami prosés CVD, upami karbon disimpen dina permukaan blank, éta bakal nyegah gas nyebar kana pori-pori internal. Karbon anu disimpen dina permukaan kedah dipiceun sacara mékanis teras babak déposisi énggal kedah dilaksanakeun. Pikeun produk kandel, metode CVD ogé ngagaduhan kasusah anu tangtu, sareng siklus metode ieu ogé panjang pisan.