Ածխածնի մանրաթելային կոմպոզիտային նյութերի պատրաստման գործընթացը

Ածխածնի-ածխածնային կոմպոզիտային նյութերի ակնարկ

Ածխածին/ածխածին (C/C) կոմպոզիտային նյութածխածնային մանրաթելից ամրացված կոմպոզիտային նյութ է մի շարք հիանալի հատկություններով, ինչպիսիք են բարձր ամրությունը և մոդուլը, լույսի տեսակարար կշիռը, ջերմային ընդլայնման փոքր գործակիցը, կոռոզիոն դիմադրությունը, ջերմային ցնցումների դիմադրությունը, շփման լավ դիմադրությունը և լավ քիմիական կայունությունը: Դա գերբարձր ջերմաստիճանի կոմպոզիտային նյութի նոր տեսակ է:

C/C կոմպոզիտային նյութհիանալի ջերմային կառուցվածք-ֆունկցիոնալ ինտեգրված ինժեներական նյութ է: Ինչպես մյուս բարձր արդյունավետությամբ կոմպոզիտային նյութերը, այն կոմպոզիտային կառուցվածք է, որը բաղկացած է մանրաթելային ամրացված փուլից և հիմնական փուլից: Տարբերությունն այն է, որ և՛ ամրացված, և՛ հիմնական փուլը կազմված են մաքուր ածխածնից՝ հատուկ հատկություններով։

Ածխածնի/ածխածնի կոմպոզիտային նյութերհիմնականում պատրաստված են ածխածնային ֆետրից, ածխածնային կտորից, ածխածնի մանրաթելից՝ որպես ամրացում, և գոլորշիով կուտակված ածխածնից՝ որպես մատրիցա, բայց այն ունի միայն մեկ տարր՝ ածխածինը: Խտությունը մեծացնելու համար կարբոնացման արդյունքում առաջացած ածխածինը ներծծվում է ածխածնով կամ ներծծվում խեժով (կամ ասֆալտով), այսինքն՝ ածխածին/ածխածին կոմպոզիտային նյութերը պատրաստվում են երեք ածխածնային նյութերից։

Ածխածին-ածխածնային կոմպոզիտային նյութերի արտադրության գործընթացը

1) ածխածնային մանրաթելերի ընտրություն

Ածխածնային մանրաթելերի փաթեթների ընտրությունը և մանրաթելային գործվածքների կառուցվածքային ձևավորումը հիմք են հանդիսանում արտադրության համարC/C կոմպոզիտ. C/C կոմպոզիտների մեխանիկական հատկությունները և ջերմաֆիզիկական հատկությունները կարող են որոշվել ռացիոնալ ընտրելով մանրաթելերի տեսակները և գործվածքների գործվածքների պարամետրերը, ինչպիսիք են մանվածքի կապոցների դասավորության կողմնորոշումը, մանվածքի կապոցների տարածությունը, մանվածքի փաթեթի ծավալի պարունակությունը և այլն:

2) ածխածնային մանրաթելերի պատրաստում

Ածխածնային մանրաթելերի նախածանցը վերաբերում է բլանկին, որը ձևավորվում է մանրաթելի պահանջվող կառուցվածքային ձևի մեջ՝ ըստ արտադրանքի ձևի և կատարողականի պահանջների՝ խտացման գործընթացն իրականացնելու համար: Նախապատրաստված կառուցվածքային մասերի մշակման երեք հիմնական եղանակ կա՝ փափուկ հյուսում, կարծր հյուսում և փափուկ և կոշտ խառը հյուսում: Հյուսման հիմնական գործընթացներն են՝ չոր մանվածքի հյուսելը, նախապես ներծծված ձողերի խմբավորումը, մանրաթելային ծակումը, մանրաթելերի փաթաթումը և եռաչափ բազմակողմանի ընդհանուր հյուսելը: Ներկայումս C կոմպոզիտային նյութերում օգտագործվող հյուսման հիմնական գործընթացը եռաչափ ընդհանուր բազմակողմանի հյուսումն է: Հյուսելու գործընթացում բոլոր հյուսված մանրաթելերը դասավորված են որոշակի ուղղությամբ: Յուրաքանչյուր մանրաթել շեղվում է որոշակի անկյան տակ իր ուղղության երկայնքով և միահյուսվում է միմյանց հետ՝ հյուսվածք ձևավորելու համար: Դրա առանձնահատկությունն այն է, որ այն կարող է ձևավորել եռաչափ բազմակողմանի ընդհանուր գործվածք, որը կարող է արդյունավետորեն վերահսկել մանրաթելերի ծավալային պարունակությունը C/C կոմպոզիտային նյութի յուրաքանչյուր ուղղությամբ, որպեսզի C/C կոմպոզիտային նյութը կարողանա կիրառել ողջամիտ մեխանիկական հատկություններ: բոլոր ուղղություններով.

3) Գ/Կ խտացման գործընթաց

Խտացման աստիճանի և արդյունավետության վրա հիմնականում ազդում են գործվածքների կառուցվածքը և հիմնական նյութի գործընթացի պարամետրերը: Ներկայումս օգտագործվող գործընթացի մեթոդները ներառում են ներծծման կարբոնացում, քիմիական գոլորշիների նստեցում (CVD), քիմիական գոլորշիների ներթափանցում (CVI), քիմիական հեղուկի նստեցում, պիրոլիզի և այլ մեթոդներ: Գործընթացի մեթոդների երկու հիմնական տեսակ կա՝ ներծծման կարբոնացման գործընթաց և քիմիական գոլորշիների ներթափանցման գործընթաց:

Հեղուկ ֆազային ներծծում-կարբոնացում

Հեղուկ փուլային ներծծման մեթոդը սարքավորումների մեջ համեմատաբար պարզ է և ունի լայն կիրառելիություն, ուստի հեղուկ փուլային ներծծման մեթոդը կարևոր մեթոդ է C/C կոմպոզիտային նյութերի պատրաստման համար: Այն պետք է ընկղմվի ածխածնային մանրաթելից պատրաստված նախածանցը հեղուկ ներծծող նյութի մեջ և ստիպել, որ ներծծող նյութը ճնշմամբ ներթափանցի նախածննդի բացերի մեջ, այնուհետև մի շարք գործընթացների միջոցով, ինչպիսիք են ամրացումը, կարբոնացումը և գրաֆիտացումը, վերջապես ստացվի:C/C կոմպոզիտային նյութեր. Դրա թերությունն այն է, որ խտության պահանջներին հասնելու համար պահանջվում են ներծծման և կարբոնացման կրկնվող ցիկլեր: Հեղուկ ֆազային ներծծման մեթոդով ներծծող նյութի կազմը և կառուցվածքը շատ կարևոր են: Այն ոչ միայն ազդում է խտացման արդյունավետության վրա, այլև ազդում է արտադրանքի մեխանիկական և ֆիզիկական հատկությունների վրա: Հեղուկի կարբոնացման ելքի բարելավումը և ներծծող նյութի մածուցիկության նվազեցումը միշտ եղել են առանցքային խնդիրներից մեկը, որը պետք է լուծվի հեղուկ ֆազային ներծծման մեթոդով C/C կոմպոզիտային նյութերի պատրաստման ժամանակ: Ներծծող նյութի բարձր մածուցիկությունը և ցածր կարբոնացման ելքը C/C կոմպոզիտային նյութերի բարձր արժեքի կարևոր պատճառներից են: Ներծծող նյութի աշխատանքի բարելավումը կարող է ոչ միայն բարելավել C/C կոմպոզիտային նյութերի արտադրության արդյունավետությունը և նվազեցնել դրանց արժեքը, այլև բարելավել C/C կոմպոզիտային նյութերի տարբեր հատկությունները: C/C կոմպոզիտային նյութերի հակաօքսիդացման բուժում Ածխածնային մանրաթելն օդում սկսում է օքսիդանալ 360°C ջերմաստիճանում: Գրաֆիտի մանրաթելը մի փոքր ավելի լավն է, քան ածխածնային մանրաթելը, և դրա օքսիդացման ջերմաստիճանը սկսում է օքսիդանալ 420°C-ից: C/C կոմպոզիտային նյութերի օքսիդացման ջերմաստիճանը մոտ 450°C է։ C/C կոմպոզիտային նյութերը շատ հեշտ են օքսիդանում բարձր ջերմաստիճանի օքսիդատիվ մթնոլորտում, և օքսիդացման արագությունը արագորեն աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Եթե ​​չկան հակաօքսիդիչ միջոցառումներ, ապա C/C կոմպոզիտային նյութերի երկարատև օգտագործումը բարձր ջերմաստիճանի օքսիդատիվ միջավայրում անխուսափելիորեն աղետալի հետևանքներ կառաջացնի: Հետևաբար, C/C կոմպոզիտային նյութերի հակաօքսիդացման բուժումը դարձել է դրա պատրաստման գործընթացի անփոխարինելի մասը: Հակաօքսիդացման տեխնոլոգիայի տեսանկյունից այն կարելի է բաժանել ներքին հակաօքսիդացման տեխնոլոգիայի և հակաօքսիդացման ծածկույթի տեխնոլոգիայի:

Քիմիական գոլորշիների փուլ

Քիմիական գոլորշիների նստվածքը (CVD կամ CVI) ածխածնի կուտակումն է ուղղակիորեն դատարկի ծակոտիներում, որպեսզի հասնի ծակոտիները լցնելու և խտությունը մեծացնելու նպատակին: Պահված ածխածինը հեշտ է գրաֆիտացվել և լավ ֆիզիկական համատեղելիություն ունի մանրաթելի հետ: Այն չի կրճատվի վերակարբոնացման ժամանակ, ինչպես ներծծման մեթոդը, և այս մեթոդի ֆիզիկական և մեխանիկական հատկությունները ավելի լավն են: Այնուամենայնիվ, CVD գործընթացի ընթացքում, եթե ածխածինը նստում է բլանկի մակերեսին, դա կկանխի գազի ցրումը ներքին ծակոտիների մեջ: Մակերեւույթի վրա կուտակված ածխածինը պետք է մեխանիկորեն հեռացվի, այնուհետև անցկացվի նստեցման նոր փուլ: Հաստ արտադրանքի դեպքում CVD մեթոդը նույնպես որոշակի դժվարություններ ունի, և այս մեթոդի ցիկլը նույնպես շատ երկար է։