Karbono-zuntzezko material konposatuak prestatzeko prozesua

Karbono-karbono material konposatuen ikuspegi orokorra

Karbono/karbono (C/C) material konposatuaKarbono-zuntzez indartutako material konposatu bat da, propietate bikainak dituena, hala nola indar eta modulu handia, grabitate espezifiko argia, hedapen termiko koefiziente txikia, korrosioarekiko erresistentzia, shock termikoarekiko erresistentzia, marruskadura erresistentzia ona eta egonkortasun kimiko ona. Tenperatura ultra-altuko material konposatu mota berri bat da.

C/C material konposatuaEgitura termiko-funtzionala ingeniaritza material integratua bikaina da. Errendimendu handiko beste material konposatu batzuk bezala, zuntzez indartutako fase batek eta oinarrizko fase batek osatutako egitura konposatua da. Aldea da fase indartua zein oinarrizko fasea propietate bereziak dituen karbono puruz osatuta daudela.

Karbono/karbono material konposatuakBatez ere karbono-feltroz, karbono-oihalez, karbono-zuntzez errefortzu gisa eta lurrunez metatutako karbonoz eginda daude matrize gisa, baina elementu bakarra du, hau da, karbonoa. Dentsitatea areagotzeko, karbonizazioak sortzen duen karbonoa karbonoz bustitzen da edo erretxinaz (edo asfaltoaz) bustitzen da, hau da, karbono/karbono material konposatuak hiru karbono-materialez egiten dira.

Karbono-karbono material konposatuen fabrikazio-prozesua

1) Karbono zuntzaren aukera

Karbono-zuntz sorta hautatzea eta zuntz-ehunen egitura-diseinua dira fabrikatzeko oinarria.C/C konposatua. C/C konpositeen propietate mekanikoak eta propietate termofisikoak zuntz motak eta ehunaren ehundura-parametroak arrazionalki hautatuz zehaztu daitezke, hala nola hari-sortaren antolamenduaren orientazioa, hari-sortaren tartea, hari-sortaren bolumenaren edukia, etab.

2) Karbono-zuntzezko preforma prestatzea

Karbono-zuntzezko aurreformak dentsifikazio-prozesua burutzeko produktuaren formaren eta errendimendu-baldintzen arabera zuntzaren egitura-formaren behar den hutsuneari egiten dio erreferentzia. Hiru prozesatze-metodo nagusi daude egitura-piezen aurreformatuak: ehundura biguna, ehundura gogorra eta ehundura misto bigun eta gogorra. Ehunketa-prozesu nagusiak hauek dira: hari lehorraren ehundura, aurrez inpregnatutako hagaxka-taldeen antolaketa, ehundura finaren zulaketa, zuntz harilkatzea eta hiru dimentsioko norabide anitzeko ehundura orokorra. Gaur egun, C material konposatuetan erabiltzen den ehuntze prozesu nagusia hiru dimentsioko norabide anitzeko ehundura orokorra da. Ehuntze prozesuan, ehundutako zuntz guztiak norabide jakin batean antolatzen dira. Zuntz bakoitza angelu jakin batean desplazatzen da bere norabidean eta elkarren artean ehundu egiten da ehun bat osatzeko. Bere ezaugarria da hiru dimentsioko norabide anitzeko ehun orokor bat osa dezakeela, C/C material konposatuaren noranzko bakoitzean zuntzen bolumen-edukia modu eraginkorrean kontrolatu dezakeena, C/C material konposatuak zentzuzko propietate mekanikoak izan ditzan. norabide guztietan.

3) C/C dentsifikazio-prozesua

Dentsifikazio-maila eta eraginkortasuna ehunaren egiturak eta oinarrizko materialaren prozesu-parametroek eragiten dute batez ere. Gaur egun erabiltzen diren prozesu-metodoen artean inpregnazio-karbonizazioa, lurrun kimikoen deposizioa (CVD), lurrun kimikoaren infiltrazioa (CVI), likido kimikoa deposizioa, pirolisia eta beste metodo batzuk daude. Bi prozesu-metodo nagusi daude: inpregnazio-karbonizazio-prozesua eta lurrun kimikoa infiltrazio-prozesua.

Fase likidoaren inpregnazioa-karbonizazioa

Fase likidoaren inpregnazio-metodoa nahiko sinplea da ekipoetan eta aplikagarritasun zabala du, beraz, fase likidoaren inpregnazio-metodoa C/C material konposatuak prestatzeko metodo garrantzitsua da. Karbono-zuntzez egindako aurreforma inpregnante likidoan murgiltzea da, eta inpregnantea guztiz sartzea preformaren hutsuneetan presio bidez, eta ondoren, ontzea, karbonizazioa eta grafitizazioa bezalako prozesu batzuen bidez, azkenean lortu.C/C material konposatuak. Bere desabantaila da dentsitate-eskakizunak lortzeko behin eta berriz inpregnazio eta karbonizazio zikloak behar direla. Fase likidoaren inpregnazio metodoan inpregnantearen konposizioa eta egitura oso garrantzitsuak dira. Dentsifikazioaren eraginkortasunari eragiten ez ezik, produktuaren propietate mekaniko eta fisikoei ere eragiten die. Inpregnatzailearen karbonizazio etekina hobetzea eta inpregnatzailearen biskositatea murriztea beti izan dira C/C material konposatuak fase likidoaren inpregnazio metodoaren prestaketan konpondu beharreko gai nagusietako bat. Inpregnantearen biskositate handia eta karbonizazio etekin baxua C/C material konposatuen kostu altuaren arrazoi garrantzitsuetako bat dira. Inpregnantearen errendimendua hobetzeak C/C material konposatuen ekoizpen-eraginkortasuna hobetu eta haien kostua murrizteaz gain, C/C material konposatuen hainbat propietate hobetu ditzake. C/C material konposatuen antioxidazioaren tratamendua Karbono-zuntza 360°C-tan oxidatzen hasten da airean. Grafito-zuntza karbono-zuntza baino zertxobait hobea da, eta bere oxidazio-tenperatura 420 °C-tan oxidatzen hasten da. C/C material konposatuen oxidazio-tenperatura 450 °C ingurukoa da. C/C material konposatuak oso erraz oxidatzen dira tenperatura altuko oxidazio-atmosfera batean, eta oxidazio-tasa azkar handitzen da tenperatura igotzean. Oxidazioaren aurkako neurririk ez badago, C/C material konposatuak epe luzera erabiltzeak tenperatura altuko oxidazio-ingurunean ondorio katastrofikoak eragingo ditu ezinbestean. Hori dela eta, C/C material konposatuen antioxidazioaren tratamendua prestatzeko prozesuan ezinbesteko zati bihurtu da. Oxidazioaren aurkako teknologiaren ikuspegitik, barne-oxidazioaren aurkako teknologian eta oxidazioaren aurkako estalduraren teknologian bana daiteke.

Lurrun Kimikoaren Fasea

Lurrun-deposizio kimikoa (CVD edo CVI) karbonoa zuzenean hutsunearen poroetan sartzea da, poroak bete eta dentsitatea handitzeko helburua lortzeko. Gordaitutako karbonoa grafitizatzeko erraza da, eta zuntzarekiko bateragarritasun fisiko ona du. Ez da birkarbonizazioan uzkurtuko inpregnazio metodoa bezala, eta metodo honen propietate fisikoak eta mekanikoak hobeak dira. Hala ere, CVD prozesuan zehar, hutsunearen gainazalean karbonoa metatzen bada, gasa barne poroetara zabaltzea eragotziko du. Gainazalean metatutako karbonoa mekanikoki kendu behar da eta ondoren deposizio-erronda berri bat egin behar da. Produktu lodietarako, CVD metodoak ere zailtasun batzuk ditu, eta metodo honen zikloa ere oso luzea da.