కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమ పదార్థాల తయారీ ప్రక్రియ

కార్బన్-కార్బన్ మిశ్రమ పదార్థాల అవలోకనం

కార్బన్/కార్బన్ (C/C) మిశ్రమ పదార్థంఇది అధిక బలం మరియు మాడ్యులస్, తక్కువ సాంద్రత, తక్కువ ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకం, తుప్పు నిరోధకత, ఉష్ణఘాత నిరోధకత, మంచి ఘర్షణ నిరోధకత మరియు మంచి రసాయన స్థిరత్వం వంటి అద్భుతమైన లక్షణాల శ్రేణిని కలిగి ఉన్న కార్బన్ ఫైబర్ రీన్‌ఫోర్స్డ్ కాంపోజిట్ మెటీరియల్. ఇది ఒక కొత్త రకం అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత కాంపోజిట్ మెటీరియల్.

C/C మిశ్రమ పదార్థంఇది ఒక అద్భుతమైన ఉష్ణ నిర్మాణ-కార్యాత్మక సమగ్ర ఇంజనీరింగ్ పదార్థం. ఇతర అధిక-పనితీరు గల మిశ్రమ పదార్థాల వలె, ఇది ఫైబర్-బలవర్ధక దశ మరియు ప్రాథమిక దశతో కూడిన మిశ్రమ నిర్మాణం. తేడా ఏమిటంటే, బలవర్ధక దశ మరియు ప్రాథమిక దశ రెండూ ప్రత్యేక లక్షణాలతో కూడిన స్వచ్ఛమైన కార్బన్‌తో ఏర్పడతాయి.

కార్బన్/కార్బన్ మిశ్రమ పదార్థాలుఇవి ప్రధానంగా కార్బన్ ఫెల్ట్, కార్బన్ క్లాత్, రీఇన్‌ఫోర్స్‌మెంట్‌గా కార్బన్ ఫైబర్ మరియు మ్యాట్రిక్స్‌గా వేపర్ డిపాజిటెడ్ కార్బన్‌తో తయారు చేయబడతాయి, కానీ దీనిలో కార్బన్ అనే ఒకే ఒక మూలకం ఉంటుంది. సాంద్రతను పెంచడానికి, కార్బనైజేషన్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన కార్బన్‌ను కార్బన్‌తో నింపడం లేదా రెసిన్ (లేదా తారు)తో నింపడం జరుగుతుంది, అంటే, కార్బన్/కార్బన్ కాంపోజిట్ పదార్థాలు మూడు కార్బన్ పదార్థాలతో తయారు చేయబడతాయి.

కార్బన్-కార్బన్ మిశ్రమ పదార్థాల తయారీ ప్రక్రియ

1) కార్బన్ ఫైబర్ ఎంపిక

కార్బన్ ఫైబర్ కట్టల ఎంపిక మరియు ఫైబర్ ఫ్యాబ్రిక్‌ల నిర్మాణ రూపకల్పన తయారీకి ఆధారం.C/C మిశ్రమంఫైబర్ రకాలు మరియు ఫాబ్రిక్ నేత పారామితులను, అనగా నూలు కట్టల అమరిక దిశ, నూలు కట్టల మధ్య దూరం, నూలు కట్టల ఘనపరిమాణం మొదలైనవాటిని హేతుబద్ధంగా ఎంచుకోవడం ద్వారా C/C కాంపోజిట్ల యాంత్రిక మరియు ఉష్ణభౌతిక లక్షణాలను నిర్ధారించవచ్చు.

2) కార్బన్ ఫైబర్ ప్రీఫార్మ్ తయారీ

సాంద్రీకరణ ప్రక్రియను నిర్వహించడం కోసం, ఉత్పత్తి ఆకారం మరియు పనితీరు అవసరాలకు అనుగుణంగా ఫైబర్‌ను కావలసిన నిర్మాణ ఆకారంలోకి మలిచిన ఒక ఖాళీ భాగాన్ని కార్బన్ ఫైబర్ ప్రీఫార్మ్ అంటారు. ప్రీఫార్మ్డ్ నిర్మాణ భాగాల కోసం మూడు ప్రధాన ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులు ఉన్నాయి: సాఫ్ట్ వీవింగ్, హార్డ్ వీవింగ్ మరియు సాఫ్ట్ మరియు హార్డ్ మిశ్రమ వీవింగ్. ప్రధాన నేత ప్రక్రియలు: డ్రై యార్న్ వీవింగ్, ప్రీ-ఇంప్రెగ్నేటెడ్ రాడ్ గ్రూప్ అమరిక, ఫైన్ వీవింగ్ పంక్చర్, ఫైబర్ వైండింగ్ మరియు త్రిమితీయ బహుళ-దిశాత్మక సమగ్ర నేత. ప్రస్తుతం, C కాంపోజిట్ పదార్థాలలో ఉపయోగించే ప్రధాన నేత ప్రక్రియ త్రిమితీయ సమగ్ర బహుళ-దిశాత్మక నేత. నేత ప్రక్రియలో, నేసిన ఫైబర్‌లన్నీ ఒక నిర్దిష్ట దిశలో అమర్చబడతాయి. ప్రతి ఫైబర్ దాని స్వంత దిశలో ఒక నిర్దిష్ట కోణంలో పక్కకు జరిగి, ఒకదానితో ఒకటి అల్లుకొని ఒక ఫాబ్రిక్‌ను ఏర్పరుస్తుంది. దీని లక్షణం ఏమిటంటే, ఇది త్రిమితీయ బహుళ-దిశాత్మక సమగ్ర ఫాబ్రిక్‌ను ఏర్పరచగలదు, ఇది C/C కాంపోజిట్ పదార్థం యొక్క ప్రతి దిశలో ఫైబర్‌ల ఘనపరిమాణ కంటెంట్‌ను సమర్థవంతంగా నియంత్రించగలదు, తద్వారా C/C కాంపోజిట్ పదార్థం అన్ని దిశలలో సహేతుకమైన యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రదర్శించగలదు.

3) C/C సాంద్రీకరణ ప్రక్రియ

సాంద్రీకరణ స్థాయి మరియు సామర్థ్యం ప్రధానంగా పదార్థ నిర్మాణం మరియు ఆధార పదార్థం యొక్క ప్రక్రియ పారామితులపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ప్రస్తుతం ఉపయోగించే ప్రక్రియ పద్ధతులలో ఇంప్రెగ్నేషన్ కార్బనైజేషన్, కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (CVD), కెమికల్ వేపర్ ఇన్‌ఫిల్ట్రేషన్ (CVI), కెమికల్ లిక్విడ్ డిపోజిషన్, పైరోలిసిస్ మరియు ఇతర పద్ధతులు ఉన్నాయి. ప్రక్రియ పద్ధతులలో రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: ఇంప్రెగ్నేషన్ కార్బనైజేషన్ ప్రక్రియ మరియు కెమికల్ వేపర్ ఇన్‌ఫిల్ట్రేషన్ ప్రక్రియ.

ద్రవ దశ ఇంప్రెగ్నేషన్-కార్బనైజేషన్

ద్రవ దశ ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతి పరికరాల పరంగా సాపేక్షంగా సరళమైనది మరియు విస్తృతమైన అనువర్తనీయతను కలిగి ఉంది, కాబట్టి C/C మిశ్రమ పదార్థాలను తయారు చేయడానికి ఈ పద్ధతి ఒక ముఖ్యమైన పద్ధతి. ఇందులో కార్బన్ ఫైబర్‌తో తయారు చేసిన ప్రీఫార్మ్‌ను ద్రవ ఇంప్రెగ్నెంట్‌లో ముంచి, పీడనం ద్వారా ఆ ఇంప్రెగ్నెంట్‌ను ప్రీఫార్మ్‌లోని ఖాళీలలోకి పూర్తిగా చొచ్చుకుపోయేలా చేస్తారు. ఆ తర్వాత క్యూరింగ్, కార్బనైజేషన్ మరియు గ్రాఫిటైజేషన్ వంటి అనేక ప్రక్రియల ద్వారా చివరకు దీనిని పొందుతారు.C/C మిశ్రమ పదార్థాలుసాంద్రత అవసరాలను సాధించడానికి పదేపదే ఇంప్రెగ్నేషన్ మరియు కార్బనైజేషన్ చక్రాలు అవసరం కావడం దీని ప్రతికూలత. ద్రవ దశ ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతిలో ఇంప్రెగ్నెంట్ యొక్క కూర్పు మరియు నిర్మాణం చాలా ముఖ్యమైనవి. ఇది సాంద్రీకరణ సామర్థ్యాన్ని ప్రభావితం చేయడమే కాకుండా, ఉత్పత్తి యొక్క యాంత్రిక మరియు భౌతిక లక్షణాలను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది. ద్రవ దశ ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతి ద్వారా C/C మిశ్రమ పదార్థాల తయారీలో, ఇంప్రెగ్నెంట్ యొక్క కార్బనైజేషన్ దిగుబడిని మెరుగుపరచడం మరియు దాని స్నిగ్ధతను తగ్గించడం అనేవి ఎల్లప్పుడూ పరిష్కరించాల్సిన కీలక సమస్యలలో ఒకటిగా ఉన్నాయి. ఇంప్రెగ్నెంట్ యొక్క అధిక స్నిగ్ధత మరియు తక్కువ కార్బనైజేషన్ దిగుబడి అనేవి C/C మిశ్రమ పదార్థాల అధిక ధరకు గల ముఖ్యమైన కారణాలలో ఒకటి. ఇంప్రెగ్నెంట్ యొక్క పనితీరును మెరుగుపరచడం ద్వారా C/C మిశ్రమ పదార్థాల ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, వాటి ధరను తగ్గించి, C/C మిశ్రమ పదార్థాల యొక్క వివిధ లక్షణాలను కూడా మెరుగుపరచవచ్చు. C/C మిశ్రమ పదార్థాలకు యాంటీ-ఆక్సీకరణ చికిత్స. కార్బన్ ఫైబర్ గాలిలో 360°C వద్ద ఆక్సీకరణ చెందడం ప్రారంభిస్తుంది. గ్రాఫైట్ ఫైబర్ కార్బన్ ఫైబర్ కంటే కొద్దిగా మెరుగైనది, మరియు దాని ఆక్సీకరణ ఉష్ణోగ్రత 420°C వద్ద ప్రారంభమవుతుంది. C/C మిశ్రమ పదార్థాల ఆక్సీకరణ ఉష్ణోగ్రత సుమారు 450°C ఉంటుంది. అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో C/C మిశ్రమ పదార్థాలు చాలా సులభంగా ఆక్సీకరణ చెందుతాయి, మరియు ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ ఆక్సీకరణ రేటు వేగంగా పెరుగుతుంది. ఆక్సీకరణ నిరోధక చర్యలు లేకపోతే, అధిక-ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ వాతావరణంలో C/C మిశ్రమ పదార్థాలను దీర్ఘకాలం ఉపయోగించడం అనివార్యంగా విపత్కర పరిణామాలకు దారితీస్తుంది. అందువల్ల, C/C మిశ్రమ పదార్థాల ఆక్సీకరణ నిరోధక చికిత్స దాని తయారీ ప్రక్రియలో ఒక అనివార్యమైన భాగంగా మారింది. ఆక్సీకరణ నిరోధక సాంకేతికత దృక్కోణం నుండి, దీనిని అంతర్గత ఆక్సీకరణ నిరోధక సాంకేతికత మరియు ఆక్సీకరణ నిరోధక పూత సాంకేతికతగా విభజించవచ్చు.

రసాయన ఆవిరి దశ

రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD లేదా CVI) అనేది రంధ్రాలను నింపడం మరియు సాంద్రతను పెంచడం అనే ఉద్దేశ్యాన్ని సాధించడానికి, ఖాళీ వస్తువు యొక్క రంధ్రాలలో నేరుగా కార్బన్‌ను నిక్షేపించే పద్ధతి. నిక్షేపించబడిన కార్బన్ సులభంగా గ్రాఫైటైజ్ అవుతుంది మరియు ఫైబర్‌తో మంచి భౌతిక అనుకూలతను కలిగి ఉంటుంది. ఇంప్రెగ్నేషన్ పద్ధతిలాగా ఇది పునః-కార్బనైజేషన్ సమయంలో సంకోచించదు, మరియు ఈ పద్ధతి యొక్క భౌతిక మరియు యాంత్రిక లక్షణాలు మెరుగ్గా ఉంటాయి. అయితే, CVD ప్రక్రియ సమయంలో, ఖాళీ వస్తువు యొక్క ఉపరితలంపై కార్బన్ నిక్షేపించబడితే, అది వాయువు అంతర్గత రంధ్రాలలోకి వ్యాపించకుండా నిరోధిస్తుంది. ఉపరితలంపై నిక్షేపించబడిన కార్బన్‌ను యాంత్రికంగా తొలగించి, ఆపై కొత్త విడత నిక్షేపణను చేపట్టాలి. మందపాటి ఉత్పత్తుల విషయంలో, CVD పద్ధతిలో కొన్ని ఇబ్బందులు కూడా ఉన్నాయి, మరియు ఈ పద్ధతి యొక్క చక్రం కూడా చాలా సుదీర్ఘంగా ఉంటుంది.