Oorsig van koolstof-koolstof saamgestelde materiale
Koolstof/koolstof (C/C) saamgestelde materiaalis 'n koolstofveselversterkte saamgestelde materiaal met 'n reeks uitstekende eienskappe soos hoë sterkte en modulus, ligte soortlike gewig, klein termiese uitsettingskoëffisiënt, korrosiebestandheid, termiese skokweerstand, goeie wrywingweerstand en goeie chemiese stabiliteit. Dit is 'n nuwe soort saamgestelde materiaal met ultrahoë temperatuur.
C/C saamgestelde materiaalis 'n uitstekende termiese struktuur-funksionele geïntegreerde ingenieursmateriaal. Soos ander hoëprestasie saamgestelde materiale, is dit 'n saamgestelde struktuur wat bestaan uit 'n veselversterkte fase en 'n basiese fase. Die verskil is dat beide die versterkte fase en die basiese fase saamgestel is uit suiwer koolstof met spesiale eienskappe.
Koolstof/koolstof saamgestelde materialeis hoofsaaklik gemaak van koolstofvilt, koolstofdoek, koolstofvesel as versterking, en dampafgesette koolstof as matriks, maar dit het net een element, wat koolstof is. Om die digtheid te verhoog, word die koolstof wat deur karbonisasie gegenereer word met koolstof geïmpregneer of met hars (of asfalt geïmpregneer), dit wil sê, koolstof/koolstof saamgestelde materiale word gemaak van drie koolstofmateriale.
Vervaardigingsproses van koolstof-koolstof saamgestelde materiale
1) Keuse van koolstofvesel
Die keuse van koolstofveselbundels en die strukturele ontwerp van veselstowwe is die basis vir vervaardigingC/C saamgestelde. Die meganiese eienskappe en termofisiese eienskappe van C/C-samestellings kan bepaal word deur die rasionele keuse van veseltipes en stofweefparameters, soos garingbundelrangskikkingsoriëntasie, garingbundelspasiëring, garingbundelvolume-inhoud, ens.
2) Voorbereiding van koolstofveselvoorvorm
Koolstofveselvoorvorm verwys na 'n blanko wat in die vereiste strukturele vorm van die vesel gevorm word volgens die produkvorm en prestasievereistes om die verdigtingsproses uit te voer. Daar is drie hoofverwerkingsmetodes vir voorafgevormde strukturele dele: sagte weef, harde weef en sagte en harde gemengde weef. Die belangrikste weefprosesse is: droë garingweef, vooraf geïmpregneerde staafgroeprangskikking, fyn weefpunksie, veselwikkeling en driedimensionele multi-rigting algehele weef. Op die oomblik is die belangrikste weefproses wat in C-saamgestelde materiale gebruik word, driedimensionele algehele multi-rigting weef. Tydens die weefproses word alle geweefde vesels in 'n sekere rigting gerangskik. Elke vesel word teen 'n sekere hoek langs sy eie rigting verreken en met mekaar verweef om 'n stof te vorm. Die kenmerk daarvan is dat dit 'n driedimensionele multi-rigting algehele stof kan vorm, wat die volume-inhoud van vesels effektief in elke rigting van die C/C saamgestelde materiaal kan beheer, sodat die C/C saamgestelde materiaal redelike meganiese eienskappe kan uitoefen in alle rigtings.
3) C/C verdigting proses
Die graad en doeltreffendheid van verdigting word hoofsaaklik beïnvloed deur die stofstruktuur en die prosesparameters van die basismateriaal. Die prosesmetodes wat tans gebruik word, sluit in bevrugtingskarbonisasie, chemiese dampneerslag (CVD), chemiese dampinfiltrasie (CVI), chemiese vloeistofneerlegging, pirolise en ander metodes. Daar is twee hooftipes prosesmetodes: bevrugtingskarbonisasieproses en chemiese dampinfiltrasieproses.
Vloeistoffase bevrugting-karbonisasie
Die vloeibare fase bevrugting metode is relatief eenvoudig in toerusting en het wye toepaslikheid, so vloeibare fase bevrugting metode is 'n belangrike metode vir die voorbereiding van C / C saamgestelde materiale. Dit is om die voorvorm gemaak van koolstofvesel in die vloeibare bevrugting te onderdompel, en die bevrugting ten volle in die leemtes van die voorvorm te laat deurdring deur druk, en dan deur 'n reeks prosesse soos uitharding, karbonisasie en grafitisering, uiteindelik verkryC/C saamgestelde materiale. Die nadeel daarvan is dat dit herhaalde bevrugtings- en karbonisasiesiklusse verg om die digtheidsvereistes te bereik. Die samestelling en struktuur van die bevrugting in die vloeibare fase bevrugting metode is baie belangrik. Dit beïnvloed nie net die verdigtingsdoeltreffendheid nie, maar beïnvloed ook die meganiese en fisiese eienskappe van die produk. Die verbetering van die karbonisasie-opbrengs van die impregneermiddel en die vermindering van die viskositeit van die impregneermiddel was nog altyd een van die sleutelkwessies wat opgelos moet word in die voorbereiding van C/C-saamgestelde materiale deur middel van vloeistoffase-impregneermetode. Die hoë viskositeit en lae karbonisasie-opbrengs van die bevrugting is een van die belangrike redes vir die hoë koste van C/C saamgestelde materiale. Die verbetering van die werkverrigting van die bevrugting kan nie net die produksiedoeltreffendheid van C/C saamgestelde materiale verbeter en hul koste verminder nie, maar ook die verskillende eienskappe van C/C saamgestelde materiale verbeter. Anti-oksidasie behandeling van C/C saamgestelde materiale Koolstofvesel begin oksideer by 360°C in die lug. Grafietvesel is effens beter as koolstofvesel, en die oksidasietemperatuur daarvan begin by 420°C oksideer. Die oksidasietemperatuur van C/C saamgestelde materiale is ongeveer 450°C. C/C saamgestelde materiale is baie maklik om te oksideer in 'n hoë-temperatuur oksidatiewe atmosfeer, en die oksidasietempo neem vinnig toe met die toename in temperatuur. As daar geen anti-oksidasie maatreëls is nie, sal die langtermyn gebruik van C/C saamgestelde materiale in 'n hoë temperatuur oksidatiewe omgewing onvermydelik katastrofiese gevolge veroorsaak. Daarom het die anti-oksidasiebehandeling van C/C saamgestelde materiale 'n onontbeerlike deel van die voorbereidingsproses daarvan geword. Vanuit die perspektief van anti-oksidasie tegnologie, kan dit verdeel word in interne anti-oksidasie tegnologie en anti-oksidasie coating tegnologie.
Chemiese dampfase
Chemiese dampneerslag (CVD of CVI) is om koolstof direk in die porieë van die blanko te deponeer om die doel te bereik om die porieë te vul en die digtheid te verhoog. Die gedeponeerde koolstof is maklik om te grafiteer, en het goeie fisiese verenigbaarheid met die vesel. Dit sal nie krimp tydens herverkarbonisering soos die bevrugtingsmetode nie, en die fisiese en meganiese eienskappe van hierdie metode is beter. Maar tydens die CVD-proses, as koolstof op die oppervlak van die blanko neergesit word, sal dit verhoed dat die gas in die interne porieë diffundeer. Die koolstof wat op die oppervlak neergelê is, moet meganies verwyder word en dan moet 'n nuwe rondte van afsetting uitgevoer word. Vir dik produkte het die CVD-metode ook sekere probleme, en die siklus van hierdie metode is ook baie lank.
Postyd: 31 Desember 2024