Proses baratoi deunyddiau cyfansawdd ffibr carbon

Trosolwg o Ddeunyddiau Cyfansawdd Carbon-Carbon

Carbon/carbon (C/C) deunydd cyfansawddyn ddeunydd cyfansawdd wedi'i atgyfnerthu â ffibr carbon gyda chyfres o eiddo rhagorol megis cryfder uchel a modwlws, disgyrchiant penodol ysgafn, cyfernod ehangu thermol bach, ymwrthedd cyrydiad, ymwrthedd sioc thermol, ymwrthedd ffrithiant da, a sefydlogrwydd cemegol da. Mae'n fath newydd o ddeunydd cyfansawdd tymheredd uwch-uchel.

C/C deunydd cyfansawddyn ddeunydd peirianneg integredig strwythur-swyddogaethol thermol ardderchog. Fel deunyddiau cyfansawdd perfformiad uchel eraill, mae'n strwythur cyfansawdd sy'n cynnwys cyfnod wedi'i atgyfnerthu â ffibr a chyfnod sylfaenol. Y gwahaniaeth yw bod y cyfnod atgyfnerthu a'r cyfnod sylfaenol yn cynnwys carbon pur gyda phriodweddau arbennig.

Deunyddiau cyfansawdd carbon/carbonyn cael eu gwneud yn bennaf o ffelt carbon, brethyn carbon, ffibr carbon fel atgyfnerthu, ac anwedd carbon wedi'i adneuo fel matrics, ond dim ond un elfen sydd ganddo, sef carbon. Er mwyn cynyddu'r dwysedd, mae'r carbon a gynhyrchir gan garboneiddio yn cael ei drwytho â charbon neu wedi'i drwytho â resin (neu asffalt), hynny yw, mae deunyddiau cyfansawdd carbon / carbon yn cael eu gwneud o dri deunydd carbon.

Proses weithgynhyrchu deunyddiau cyfansawdd carbon-carbon

1) Dewis o ffibr carbon

Mae dewis bwndeli ffibr carbon a dyluniad strwythurol ffabrigau ffibr yn sail ar gyfer gweithgynhyrchuC/C cyfansawdd. Gellir pennu priodweddau mecanyddol a phriodweddau thermoffisegol cyfansoddion C / C trwy ddewis mathau o ffibr a pharamedrau gwehyddu ffabrig yn rhesymegol, megis cyfeiriadedd trefniant bwndeli edafedd, bylchau bwndeli edafedd, cynnwys cyfaint bwndel edafedd, ac ati.

2) Paratoi preform ffibr carbon

Mae preform ffibr carbon yn cyfeirio at wag sy'n cael ei ffurfio i siâp strwythurol gofynnol y ffibr yn unol â siâp y cynnyrch a'r gofynion perfformiad er mwyn cyflawni'r broses ddwyshau. Mae yna dri phrif ddull prosesu ar gyfer rhannau strwythurol preformed: gwehyddu meddal, gwehyddu caled a gwehyddu cymysg meddal a chaled. Y prif brosesau gwehyddu yw: gwehyddu edafedd sych, trefniant grŵp gwialen wedi'i drwytho ymlaen llaw, twll gwehyddu mân, dirwyn ffibr a gwehyddu cyffredinol aml-gyfeiriadol tri dimensiwn. Ar hyn o bryd, y brif broses wehyddu a ddefnyddir mewn deunyddiau cyfansawdd C yw gwehyddu aml-gyfeiriad cyffredinol tri dimensiwn. Yn ystod y broses wehyddu, trefnir yr holl ffibrau gwehyddu i gyfeiriad penodol. Mae pob ffibr yn cael ei wrthbwyso ar ongl benodol ar hyd ei gyfeiriad ei hun a'i gydblethu â'i gilydd i ffurfio ffabrig. Ei nodwedd yw y gall ffurfio ffabrig cyffredinol aml-gyfeiriad tri dimensiwn, a all reoli'n effeithiol gynnwys cyfaint y ffibrau i bob cyfeiriad o'r deunydd cyfansawdd C / C, fel y gall y deunydd cyfansawdd C / C gael priodweddau mecanyddol rhesymol. i bob cyfeiriad.

3) C / C broses densification

Mae graddfa ac effeithlonrwydd y dwysedd yn cael eu heffeithio'n bennaf gan strwythur y ffabrig a pharamedrau proses y deunydd sylfaen. Mae'r dulliau proses a ddefnyddir ar hyn o bryd yn cynnwys carboneiddio trwytho, dyddodiad anwedd cemegol (CVD), ymdreiddiad anwedd cemegol (CVI), dyddodiad hylif cemegol, pyrolysis a dulliau eraill. Mae dau brif fath o ddulliau proses: proses carbonization trwytho a phroses ymdreiddiad anwedd cemegol.

Hylif cyfnod impregnation-carboneiddio

Mae dull trwytho cyfnod hylif yn gymharol syml mewn offer ac mae ganddo gymhwysedd eang, felly mae dull trwytho cyfnod hylif yn ddull pwysig ar gyfer paratoi deunyddiau cyfansawdd C / C. Mae i drochi'r preform a wneir o ffibr carbon i'r impregnant hylif, a gwneud i'r impregnant dreiddio'n llawn i wagleoedd y preform trwy wasgu, ac yna trwy gyfres o brosesau megis halltu, carbonoli a graffiteiddio, yn olaf caelC/C deunyddiau cyfansawdd. Ei anfantais yw ei fod yn cymryd cylchoedd impregnation a charboneiddio dro ar ôl tro i gyflawni'r gofynion dwysedd. Mae cyfansoddiad a strwythur yr impregnant yn y dull impregnation cyfnod hylif yn bwysig iawn. Mae nid yn unig yn effeithio ar effeithlonrwydd dwyseddu, ond hefyd yn effeithio ar briodweddau mecanyddol a ffisegol y cynnyrch. Mae gwella cynnyrch carbonization y impregnant a lleihau gludedd y impregnant bob amser wedi bod yn un o'r materion allweddol i'w datrys wrth baratoi deunyddiau cyfansawdd C / C trwy ddull trwytho cyfnod hylif. Mae gludedd uchel a chynnyrch carbonization isel yr impregnant yn un o'r rhesymau pwysig dros gost uchel deunyddiau cyfansawdd C / C. Gall gwella perfformiad y impregnant nid yn unig wella effeithlonrwydd cynhyrchu deunyddiau cyfansawdd C / C a lleihau eu cost, ond hefyd wella priodweddau amrywiol deunyddiau cyfansawdd C / C. Triniaeth gwrth-ocsidiad o ddeunyddiau cyfansawdd C / C Mae ffibr carbon yn dechrau ocsideiddio ar 360 ° C yn yr awyr. Mae ffibr graffit ychydig yn well na ffibr carbon, ac mae ei dymheredd ocsideiddio yn dechrau ocsideiddio ar 420 ° C. Mae tymheredd ocsideiddio deunyddiau cyfansawdd C / C tua 450 ° C. Mae deunyddiau cyfansawdd C / C yn hawdd iawn i'w ocsideiddio mewn awyrgylch ocsideiddiol tymheredd uchel, ac mae'r gyfradd ocsideiddio yn cynyddu'n gyflym gyda'r cynnydd mewn tymheredd. Os nad oes unrhyw fesurau gwrth-ocsidiad, mae'n anochel y bydd y defnydd hirdymor o ddeunyddiau cyfansawdd C / C mewn amgylchedd ocsideiddiol tymheredd uchel yn achosi canlyniadau trychinebus. Felly, mae triniaeth gwrth-ocsidiad deunyddiau cyfansawdd C / C wedi dod yn rhan anhepgor o'i broses baratoi. O safbwynt technoleg gwrth-ocsidiad, gellir ei rannu'n dechnoleg gwrth-ocsidiad mewnol a thechnoleg cotio gwrth-ocsidiad.

Cam Anwedd Cemegol

Dyddodiad anwedd cemegol (CVD neu CVI) yw dyddodi carbon yn uniongyrchol ym mandyllau'r gwag er mwyn cyflawni pwrpas llenwi'r mandyllau a chynyddu'r dwysedd. Mae'r carbon a adneuwyd yn hawdd i'w graffiteiddio, ac mae ganddo gydnaws corfforol da â'r ffibr. Ni fydd yn crebachu yn ystod ail-garboneiddio fel y dull impregnation, ac mae priodweddau ffisegol a mecanyddol y dull hwn yn well. Fodd bynnag, yn ystod y broses CVD, os caiff carbon ei adneuo ar wyneb y gwag, bydd yn atal y nwy rhag ymledu i'r mandyllau mewnol. Dylid tynnu'r carbon a adneuwyd ar yr wyneb yn fecanyddol ac yna dylid cynnal rownd newydd o ddyddodiad. Ar gyfer cynhyrchion trwchus, mae gan y dull CVD rai anawsterau hefyd, ac mae cylch y dull hwn hefyd yn hir iawn.