Proseso ng paghahanda ng mga materyales na pinaghalong carbon fiber

Pangkalahatang-ideya ng mga Materyales ng Carbon-Carbon Composite

Materyal na pinaghalong karbon/karbon (C/C)ay isang materyal na composite na pinatibay ng carbon fiber na may serye ng mahuhusay na katangian tulad ng mataas na lakas at modulus, light specific gravity, maliit na thermal expansion coefficient, corrosion resistance, thermal shock resistance, mahusay na friction resistance, at mahusay na chemical stability. Ito ay isang bagong uri ng ultra-high temperature composite material.

Materyal na pinaghalong C/Cay isang mahusay na thermal structure-functional integrated engineering material. Tulad ng ibang high-performance composite materials, ito ay isang composite structure na binubuo ng fiber-reinforced phase at basic phase. Ang pagkakaiba ay parehong ang reinforced phase at ang basic phase ay binubuo ng purong carbon na may mga espesyal na katangian.

Mga materyales na pinaghalong karbon/karbonay pangunahing gawa sa carbon felt, carbon cloth, carbon fiber bilang reinforcement, at vapor deposited carbon bilang matrix, ngunit mayroon lamang itong iisang elemento, na siyang carbon. Upang mapataas ang densidad, ang carbon na nalilikha ng carbonization ay binabad sa carbon o binabad sa resin (o aspalto), ibig sabihin, ang mga carbon/carbon composite material ay gawa sa tatlong carbon material.

Proseso ng paggawa ng mga materyales na carbon-carbon composite

1) Pagpili ng carbon fiber

Ang pagpili ng mga bundle ng carbon fiber at ang disenyo ng istruktura ng mga tela ng hibla ang batayan para sa paggawaC/C compositeAng mga mekanikal na katangian at termopisikal na katangian ng mga C/C composite ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng makatwirang pagpili ng mga uri ng hibla at mga parametro ng paghabi ng tela, tulad ng oryentasyon ng pagkakaayos ng bundle ng sinulid, pagitan ng bundle ng sinulid, nilalaman ng dami ng bundle ng sinulid, atbp.

2) Paghahanda ng preform ng carbon fiber

Ang carbon fiber preform ay tumutukoy sa isang blangko na hinuhubog sa kinakailangang hugis ng istruktura ng hibla ayon sa hugis ng produkto at mga kinakailangan sa pagganap upang maisagawa ang proseso ng densipikasyon. Mayroong tatlong pangunahing paraan ng pagproseso para sa mga preformed na bahagi ng istruktura: malambot na paghabi, matigas na paghabi, at malambot at matigas na halo-halong paghabi. Ang mga pangunahing proseso ng paghabi ay: tuyong paghabi ng sinulid, pre-impregnated rod group arrangement, pinong paghabi ng butas, paikot-ikot na hibla, at three-dimensional multi-directional overall weaving. Sa kasalukuyan, ang pangunahing proseso ng paghabi na ginagamit sa mga C composite material ay three-dimensional overall multi-directional weaving. Sa proseso ng paghabi, lahat ng hinabing hibla ay nakaayos sa isang tiyak na direksyon. Ang bawat hibla ay naka-offset sa isang tiyak na anggulo sa sarili nitong direksyon at hinabi sa isa't isa upang bumuo ng isang tela. Ang katangian nito ay maaari itong bumuo ng isang three-dimensional multi-directional overall fabric, na maaaring epektibong kontrolin ang volume content ng mga hibla sa bawat direksyon ng C/C composite material, upang ang C/C composite material ay makapagpakita ng makatwirang mekanikal na katangian sa lahat ng direksyon.

3) Proseso ng densipikasyon ng C/C

Ang antas at kahusayan ng densipikasyon ay pangunahing apektado ng istruktura ng tela at mga parametro ng proseso ng batayang materyal. Ang mga pamamaraan ng prosesong kasalukuyang ginagamit ay kinabibilangan ng impregnation carbonization, chemical vapor deposition (CVD), chemical vapor infiltration (CVI), chemical liquid deposition, pyrolysis at iba pang mga pamamaraan. Mayroong dalawang pangunahing uri ng mga pamamaraan ng proseso: proseso ng impregnation carbonization at proseso ng chemical vapor infiltration.

Impregnasyon-karbonisasyon ng likidong yugto

Ang paraan ng liquid phase impregnation ay medyo simple sa kagamitan at malawak ang gamit, kaya ang paraan ng liquid phase impregnation ay isang mahalagang paraan para sa paghahanda ng mga C/C composite materials. Ito ay ang paglulubog ng preform na gawa sa carbon fiber sa liquid impregnant, at gawing ganap na makapasok ang impregnant sa mga puwang ng preform sa pamamagitan ng pressurization, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng isang serye ng mga proseso tulad ng curing, carbonization, at graphitization, sa wakas ay makukuha...Mga materyales na pinagsama-samang C/CAng disbentaha nito ay ang paulit-ulit na impregnation at carbonization cycles ay kinakailangan upang makamit ang mga kinakailangan sa density. Ang komposisyon at istruktura ng impregnant sa liquid phase impregnation method ay napakahalaga. Hindi lamang nito naaapektuhan ang kahusayan ng densipikasyon, kundi nakakaapekto rin sa mekanikal at pisikal na mga katangian ng produkto. Ang pagpapabuti ng carbonization yield ng impregnant at pagbabawas ng lagkit ng impregnant ay palaging isa sa mga pangunahing isyung dapat lutasin sa paghahanda ng mga C/C composite material sa pamamagitan ng liquid phase impregnation method. Ang mataas na lagkit at mababang carbonization yield ng impregnant ay isa sa mga mahahalagang dahilan ng mataas na halaga ng mga C/C composite material. Ang pagpapabuti ng performance ng impregnant ay hindi lamang makakapagpabuti sa kahusayan ng produksyon ng mga C/C composite material at makakabawas sa kanilang gastos, kundi makakapagpabuti rin sa iba't ibang katangian ng mga C/C composite material. Anti-oxidation treatment ng mga C/C composite material. Ang carbon fiber ay nagsisimulang mag-oxidize sa 360°C sa hangin. Ang graphite fiber ay bahagyang mas mahusay kaysa sa carbon fiber, at ang temperatura ng oksihenasyon nito ay nagsisimulang mag-oxidize sa 420°C. Ang temperatura ng oksihenasyon ng mga materyales na C/C composite ay humigit-kumulang 450°C. Ang mga materyales na C/C composite ay napakadaling ma-oxidize sa isang mataas na temperaturang oxidative na kapaligiran, at ang rate ng oksihenasyon ay mabilis na tumataas kasabay ng pagtaas ng temperatura. Kung walang mga hakbang laban sa oksihenasyon, ang pangmatagalang paggamit ng mga materyales na C/C composite sa isang mataas na temperaturang oxidative na kapaligiran ay tiyak na magdudulot ng mga kapaha-pahamak na kahihinatnan. Samakatuwid, ang paggamot laban sa oksihenasyon ng mga materyales na C/C composite ay naging isang kailangang-kailangan na bahagi ng proseso ng paghahanda nito. Mula sa pananaw ng teknolohiyang anti-oksihenasyon, maaari itong hatiin sa panloob na teknolohiyang anti-oksihenasyon at teknolohiyang anti-oksihenasyon na patong.

Kemikal na Yugto ng Singaw

Ang chemical vapor deposition (CVD o CVI) ay ang direktang pagdedeposito ng carbon sa mga pores ng blangko upang makamit ang layunin ng pagpuno sa mga pores at pagpapataas ng densidad. Ang idinepositong carbon ay madaling i-graphitize, at may mahusay na pisikal na pagkakatugma sa hibla. Hindi ito liliit sa panahon ng re-carbonization tulad ng paraan ng impregnation, at mas mahusay ang pisikal at mekanikal na katangian ng pamamaraang ito. Gayunpaman, sa panahon ng proseso ng CVD, kung ang carbon ay idineposito sa ibabaw ng blangko, mapipigilan nito ang gas na kumalat sa mga panloob na pores. Ang carbon na idineposito sa ibabaw ay dapat alisin nang mekanikal at pagkatapos ay dapat isagawa ang isang bagong yugto ng deposition. Para sa mga makapal na produkto, ang paraan ng CVD ay mayroon ding ilang mga kahirapan, at ang siklo ng pamamaraang ito ay napakahaba rin.