Prucessu di preparazione di materiali compositi di fibra di carbone

Panoramica di i materiali composti di carbone-carbonu

Materiale compostu di carbone / carbone (C / C).hè un materiale compositu rinfurzatu cù fibra di carbonu cù una serie di proprietà eccellenti cum'è alta forza è modulu, gravità specifica di luce, coefficientu di espansione termale chjucu, resistenza à a corrosione, resistenza à scossa termale, bona resistenza à l'attrito è una bona stabilità chimica. Hè un novu tipu di materiale compositu ultra-alta temperatura.

C/C materiale cumpostuhè un eccellente materiale di ingegneria integrata di struttura termica-funziunale. Cum'è l'altri materiali compositi d'altu rendiment, hè una struttura composta composta da una fase rinforzata di fibra è una fase basica. A diferenza hè chì a fase rinfurzata è a fase basica sò cumposti di carbone puru cù pruprietà speciale.

Materiali cumposti di carbone / carbonesò principarmenti fatti di feltru di carbone, tela di carbone, fibra di carbone cum'è rinforzu, è carbone dipositu di vapore cum'è matrice, ma hà solu un elementu, chì hè carbone. Per aumentà a densità, u carbonu generatu da a carbonizazione hè impregnatu di carbone o impregnatu di resina (o asfaltu), vale à dì, i materiali composti di carbone / carbone sò fatti di trè materiali di carbone.

Prucessu di fabricazione di materiali cumposti di carbone-carbonu

1) Scelta di fibra di carbone

A selezzione di fasci di fibra di carbone è u disignu strutturale di tessuti di fibra sò a basa per a fabricazione.C/C cumpostu. E proprietà meccaniche è termofisiche di i cumposti C / C ponu esse determinate scegliendu razionalmente i tipi di fibra è i paràmetri di tessitura di u tessulu, cum'è l'orientazione di l'arrangiamentu di u fasciu di filati, u spaziu di u fasciu di filati, u cuntenutu di u voluminu di u fasciu di filati, etc.

2) Preparazione di preforma di fibra di carbone

A preforma di fibra di carbone si riferisce à un biancu chì hè furmatu in a forma strutturale necessaria di a fibra secondu a forma di u produttu è i requisiti di prestazione per realizà u prucessu di densificazione. Ci sò trè metudi principali di trasfurmazioni di parti strutturale preformate: tessitura morbida, tessitura dura è tessitura mista morbida è dura. I prucessi principali di tessitura sò: tessitura di filati secchi, arrangiamentu di gruppi di bastone pre-impregnati, puntura di tessitura fine, avvolgimentu di fibra è tessitura generale tridimensionale multidirezionale. Attualmente, u prucessu di tessitura principali utilizatu in i materiali cumposti C hè a tessitura tridimensionale generale multidirezionale. Duranti u prucessu di tissitura, tutte e fibre tessili sò disposti in una certa direzzione. Ogni fibra hè offset in un certu angulu longu a so propria direzzione è intrecciata cù l'altri per furmà un tela. A so caratteristica hè chì pò furmà un tessulu generale tridimensionale multidirezionale, chì pò cuntrullà in modu efficace u cuntenutu di voluminu di fibre in ogni direzzione di u materiale compositu C / C, cusì chì u materiale cumpostu C / C pò esercite proprietà meccaniche ragiunate. in tutti i sensi.

3) C / C prucessu di densificazione

U gradu è l'efficienza di a densificazione sò principarmenti affettati da a struttura di tela è i paràmetri di prucessu di u materiale di basa. I metudi di prucessu attualmente utilizati includenu a carbonizazione di impregnazione, a deposizione di vapore chimicu (CVD), l'infiltrazione di vapore chimicu (CVI), a deposizione di liquidu chimicu, a pirolisi è altri metudi. Ci sò dui tipi principali di metudi di prucessu: prucessu di carbonizazione di impregnazione è prucessu di infiltrazione di vapore chimicu.

Liquid phase impregnation-carbonization

U metudu di impregnazione in fase liquida hè relativamente simplice in l'equipaggiu è hà una larga applicabilità, cusì u metudu di impregnazione in fase liquida hè un metudu impurtante per a preparazione di materiali compositi C / C. Hè per immerse a preforma fatta di fibra di carbone in l'impregnant liquidu, è fà chì l'impregnant penetre cumplettamente in i vuoti di a preforma per pressurizazione, è dopu attraversu una seria di prucessi cum'è curazione, carbonizazione è grafitizazione, infine ottene.C/C materiali cumposti. U so svantaghju hè chì ci hè bisognu di cicli d'impregnazione è di carbonizazione ripetuti per ottene i requisiti di densità. A cumpusizioni è a struttura di l'impregnante in u metudu di impregnazione di a fase liquida sò assai impurtanti. Ùn affetta micca solu l'efficienza di densificazione, ma ancu affetta e proprietà meccaniche è fisiche di u pruduttu. A migliurà u rendiment di carbonizazione di l'impregnant è a riduzione di a viscosità di l'impregnant sò sempre stati unu di i prublemi chjave per esse risolti in a preparazione di materiali compositi C / C per u metudu di impregnazione in fase liquida. L'alta viscosità è u bassu rendimentu di carbonizazione di l'impregnant sò unu di i mutivi impurtanti per l'altu costu di materiali compositi C / C. A migliurà a prestazione di l'impregnant pò micca solu migliurà l'efficienza di a produzzione di materiali compositi C/C è riduce u so costu, ma ancu migliurà e diverse proprietà di materiali compositi C/C. Trattamentu anti-ossidazione di materiali cumposti C / C A fibra di carbone principia à ossidarà à 360 ° C in l'aria. A fibra di grafite hè ligeramente megliu cà a fibra di carbone, è a so temperatura d'oxidazione cumencia à oxidà à 420 ° C. A temperatura d'ossidazione di materiali compositi C/C hè di circa 450 ° C. C / C materiali cumposti sò assai faciuli à oxidize in una atmosfera oxidative high-temperature, è u tassu d'ossidazione aumenta rapidamente cù l'aumentu di a temperatura. Se ùn ci sò micca misure anti-ossidazione, l'usu à longu andà di materiali cumposti C / C in un ambiente ossidativu à alta temperatura inevitabbilmente pruvucarà cunsiquenzi catastròfichi. Dunque, u trattamentu anti-ossidazione di materiali compositi C/C hè diventatu una parte indispensabile di u so prucessu di preparazione. Da a perspettiva di a tecnulugia anti-ossidazione, pò esse divisa in tecnulugia anti-ossidazione interna è tecnulugia di rivestimentu anti-ossidazione.

Fase di vapore chimicu

A deposizione chimica di vapore (CVD o CVI) hè di deposità u carbone direttamente in i pori di u biancu per ottene u scopu di riempie i pori è aumentà a densità. U carbone dipositu hè faciule da grafitizà, è hà una bona cumpatibilità fisica cù a fibra. Ùn sminurà micca durante a re-carbonizazione cum'è u metudu di impregnazione, è e proprietà fisiche è meccaniche di stu metudu sò megliu. In ogni casu, durante u prucessu di CVD, se u carbone hè dipositu nantu à a superficia di u biancu, impedisce chì u gasu sparghje in i pori interni. U carbone dipositu nantu à a superficia deve esse sguassatu meccanicamente è dopu una nova volta di depositu deve esse realizatu. Per i prudutti grossi, u metudu CVD hà ancu certe difficultà, è u ciculu di stu metudu hè ancu assai longu.