ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტური მასალების მომზადების პროცესი

ნახშირბად-ნახშირბადის კომპოზიტური მასალების მიმოხილვა

ნახშირბადის/ნახშირბადის (C/C) კომპოზიტური მასალაარის ნახშირბადის ბოჭკოებით გამაგრებული კომპოზიციური მასალა მთელი რიგი შესანიშნავი თვისებებით, როგორიცაა მაღალი სიმტკიცე და მოდული, სინათლის სპეციფიკური სიმძიმე, მცირე თერმული გაფართოების კოეფიციენტი, კოროზიის წინააღმდეგობა, თერმული შოკის წინააღმდეგობა, კარგი ხახუნის წინააღმდეგობა და კარგი ქიმიური სტაბილურობა. ეს არის ახალი ტიპის ულტრა მაღალი ტემპერატურის კომპოზიციური მასალა.

C/C კომპოზიტური მასალაარის შესანიშნავი თერმული სტრუქტურა-ფუნქციური ინტეგრირებული საინჟინრო მასალა. სხვა მაღალი ხარისხის კომპოზიციური მასალების მსგავსად, ეს არის კომპოზიციური სტრუქტურა, რომელიც შედგება ბოჭკოვანი გამაგრებული ფაზისგან და ძირითადი ფაზისგან. განსხვავება ისაა, რომ როგორც გამაგრებული, ასევე ძირითადი ფაზა შედგება სუფთა ნახშირბადისგან სპეციალური თვისებებით.

ნახშირბადის/ნახშირბადის კომპოზიტური მასალებიძირითადად დამზადებულია ნახშირბადის თექისგან, ნახშირბადის ქსოვილისგან, ნახშირბადის ბოჭკოებისგან, როგორც გამაგრება, და ორთქლის დეპონირებული ნახშირბადისგან, როგორც მატრიცისგან, მაგრამ მას აქვს მხოლოდ ერთი ელემენტი, ეს არის ნახშირბადი. სიმკვრივის გაზრდის მიზნით, კარბონიზაციის შედეგად წარმოქმნილი ნახშირბადი გაჟღენთილია ნახშირბადით ან გაჟღენთილია ფისით (ან ასფალტით), ანუ ნახშირბადის/ნახშირბადის კომპოზიტური მასალები მზადდება სამი ნახშირბადის მასალისგან.

ნახშირბად-ნახშირბადის კომპოზიტური მასალების წარმოების პროცესი

1) ნახშირბადის ბოჭკოს არჩევანი

ნახშირბადის ბოჭკოვანი შეკვრების შერჩევა და ბოჭკოვანი ქსოვილების სტრუქტურული დიზაინი წარმოების საფუძველიაC/C კომპოზიტი. C/C კომპოზიტების მექანიკური თვისებები და თერმოფიზიკური თვისებები შეიძლება განისაზღვროს ბოჭკოების ტიპებისა და ქსოვილის ქსოვის პარამეტრების რაციონალურად შერჩევით, როგორიცაა ძაფების შეკვრის განლაგების ორიენტაცია, ძაფების შეკვრის მანძილი, ძაფის შეკვრის მოცულობის შემცველობა და ა.შ.

2) ნახშირბადის ბოჭკოვანი პრეფორმის მომზადება

ნახშირბადის ბოჭკოვანი პრეფორმა ეხება ბლანკს, რომელიც ყალიბდება ბოჭკოს საჭირო სტრუქტურულ ფორმაში პროდუქტის ფორმისა და შესრულების მოთხოვნების შესაბამისად, რათა განხორციელდეს გამკვრივების პროცესი. არსებობს წინასწარ ჩამოყალიბებული სტრუქტურული ნაწილების დამუშავების სამი ძირითადი მეთოდი: რბილი ქსოვა, მყარი ქსოვა და რბილი და მყარი შერეული ქსოვა. ქსოვის ძირითადი პროცესებია: მშრალი ძაფების ქსოვა, წინასწარ გაჟღენთილი ღეროების ჯგუფის მოწყობა, წვრილქსოვის პუნქცია, ბოჭკოს დახვევა და სამგანზომილებიანი მრავალმხრივი საერთო ქსოვა. ამჟამად, C კომპოზიციურ მასალებში გამოყენებული ძირითადი ქსოვის პროცესი არის სამგანზომილებიანი მთლიანი მრავალმხრივი ქსოვა. ქსოვის პროცესში ყველა ნაქსოვი ბოჭკო განლაგებულია გარკვეული მიმართულებით. თითოეული ბოჭკო გადაადგილებულია გარკვეული კუთხით საკუთარი მიმართულებით და ერთმანეთში გადახლართული ქსოვილის შესაქმნელად. მისი მახასიათებელია ის, რომ მას შეუძლია შექმნას სამგანზომილებიანი მრავალმხრივი მთლიანი ქსოვილი, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად აკონტროლოს ბოჭკოების მოცულობის შემცველობა C/C კომპოზიტური მასალის თითოეული მიმართულებით, ისე, რომ C/C კომპოზიტურ მასალას შეუძლია ჰქონდეს გონივრული მექანიკური თვისებები. ყველა მიმართულებით.

3) C/C გამკვრივების პროცესი

გამკვრივების ხარისხსა და ეფექტურობაზე ძირითადად გავლენას ახდენს ქსოვილის სტრუქტურა და საბაზისო მასალის პროცესის პარამეტრები. ამჟამად გამოყენებული პროცესის მეთოდები მოიცავს გაჟღენთვას კარბონიზაციას, ქიმიურ ორთქლის დეპონირებას (CVD), ქიმიური ორთქლის ინფილტრაციას (CVI), თხევადი ქიმიური დეპონირების, პიროლიზის და სხვა მეთოდებს. არსებობს პროცესის ორი ძირითადი ტიპი: გაჟღენთილი კარბონიზაციის პროცესი და ქიმიური ორთქლის ინფილტრაციის პროცესი.

თხევადი ფაზის გაჟღენთვა-კარბონიზაცია

თხევადი ფაზის გაჟღენთის მეთოდი შედარებით მარტივია აღჭურვილობაში და აქვს ფართო გამოყენებადობა, ამიტომ თხევადი ფაზის გაჟღენთის მეთოდი მნიშვნელოვანი მეთოდია C/C კომპოზიტური მასალების მოსამზადებლად. ეს არის ნახშირბადის ბოჭკოსგან დამზადებული პრეფორმის ჩაძირვა თხევად გაჟღენთილში და გაჟღენთილი სრულად შეაღწიოს პრეფორმის ცარიელებში ზეწოლის გზით და შემდეგ მთელი რიგი პროცესების მეშვეობით, როგორიცაა გამკვრივება, კარბონიზაცია და გრაფიტიზაცია, საბოლოოდ მიიღება.C/C კომპოზიტური მასალები. მისი მინუსი არის ის, რომ საჭიროა განმეორებითი გაჟღენთის და კარბონიზაციის ციკლები სიმკვრივის მოთხოვნების მისაღწევად. ძალიან მნიშვნელოვანია გაჟღენთის შემადგენლობა და სტრუქტურა თხევადი ფაზის გაჟღენთის მეთოდით. ეს გავლენას ახდენს არა მხოლოდ გამკვრივების ეფექტურობაზე, არამედ გავლენას ახდენს პროდუქტის მექანიკურ და ფიზიკურ თვისებებზე. გაჟღენთის კარბონიზაციის პროდუქტიულობის გაუმჯობესება და გაჟღენთის სიბლანტის შემცირება ყოველთვის იყო ერთ-ერთი მთავარი საკითხი, რომელიც უნდა გადაიჭრას C/C კომპოზიტური მასალების მომზადებისას თხევადი ფაზის გაჟღენთის მეთოდით. გაჟღენთის მაღალი სიბლანტე და დაბალი კარბონიზაციის გამომუშავება არის C/C კომპოზიტური მასალების მაღალი ღირებულების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მიზეზი. გაჟღენთის მუშაობის გაუმჯობესებას შეუძლია არა მხოლოდ გააუმჯობესოს C/C კომპოზიტური მასალების წარმოების ეფექტურობა და შეამციროს მათი ღირებულება, არამედ გააუმჯობესოს C/C კომპოზიტური მასალების სხვადასხვა თვისებები. C/C კომპოზიტური მასალების ანტიოქსიდანტური დამუშავება ნახშირბადის ბოჭკოვანი იწყებს დაჟანგვას ჰაერში 360°C ტემპერატურაზე. გრაფიტის ბოჭკო ოდნავ უკეთესია, ვიდრე ნახშირბადის ბოჭკოვანი და მისი დაჟანგვის ტემპერატურა იწყებს ჟანგვას 420°C-ზე. C/C კომპოზიტური მასალების დაჟანგვის ტემპერატურა არის დაახლოებით 450°C. C/C კომპოზიტური მასალები ძალიან ადვილად იჟანგება მაღალი ტემპერატურის ოქსიდაციურ ატმოსფეროში და დაჟანგვის სიჩქარე სწრაფად იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. თუ არ არსებობს ანტიოქსიდანტური ზომები, C/C კომპოზიტური მასალების ხანგრძლივი გამოყენება მაღალტემპერატურულ ჟანგვის გარემოში აუცილებლად გამოიწვევს კატასტროფულ შედეგებს. ამიტომ, C/C კომპოზიტური მასალების ანტიოქსიდანტური დამუშავება მისი მომზადების პროცესის შეუცვლელი ნაწილი გახდა. ანტი-ოქსიდაციური ტექნოლოგიის თვალსაზრისით, იგი შეიძლება დაიყოს შიდა ანტი-ჟანგვის ტექნოლოგიად და ანტი-ჟანგვის საფარის ტექნოლოგიად.

ქიმიური ორთქლის ფაზა

ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD ან CVI) არის ნახშირბადის დეპონირება პირდაპირ ბლანკის ფორებში, რათა მიაღწიოს ფორების შევსებას და სიმკვრივის გაზრდას. დეპონირებული ნახშირბადი ადვილად გრაფიტირდება და აქვს კარგი ფიზიკური თავსებადობა ბოჭკოსთან. ის არ იკუმშება ხელახალი კარბონიზაციის დროს, როგორც გაჟღენთის მეთოდი, და ამ მეთოდის ფიზიკური და მექანიკური თვისებები უკეთესია. თუმცა, CVD პროცესის დროს, თუ ნახშირბადი დეპონირდება ბლანკის ზედაპირზე, ეს ხელს შეუშლის გაზის გავრცელებას შიდა ფორებში. ზედაპირზე დეპონირებული ნახშირბადი უნდა მოიხსნას მექანიკურად და შემდეგ ჩატარდეს დეპონირების ახალი რაუნდი. სქელი პროდუქტებისთვის CVD მეთოდსაც აქვს გარკვეული სირთულეები და ამ მეთოდის ციკლიც ძალიან გრძელია.