Proses penyediaan bahan komposit gentian karbon

Gambaran Keseluruhan Bahan Komposit Karbon-Karbon

Bahan komposit karbon/karbon (C/C).ialah bahan komposit bertetulang gentian karbon dengan siri sifat cemerlang seperti kekuatan tinggi dan modulus, graviti tentu ringan, pekali pengembangan haba kecil, rintangan kakisan, rintangan kejutan haba, rintangan geseran yang baik, dan kestabilan kimia yang baik. Ia adalah jenis bahan komposit suhu ultra tinggi baharu.

Bahan komposit C/Cialah bahan kejuruteraan bersepadu fungsi struktur haba yang sangat baik. Seperti bahan komposit berprestasi tinggi yang lain, ia adalah struktur komposit yang terdiri daripada fasa bertetulang gentian dan fasa asas. Perbezaannya ialah kedua-dua fasa tetulang dan fasa asas terdiri daripada karbon tulen dengan ciri khas.

Bahan komposit karbon/karbonterutamanya diperbuat daripada karbon felt, kain karbon, gentian karbon sebagai tetulang, dan karbon terdeposit wap sebagai matriks, tetapi ia hanya mempunyai satu unsur, iaitu karbon. Untuk meningkatkan ketumpatan, karbon yang dihasilkan melalui pengkarbonan diresapi dengan karbon atau diresapi dengan resin (atau asfalt), iaitu, bahan komposit karbon/karbon diperbuat daripada tiga bahan karbon.

Proses pembuatan bahan komposit karbon-karbon

1) Pilihan serat karbon

Pemilihan berkas gentian karbon dan reka bentuk struktur fabrik gentian adalah asas untuk pembuatankomposit C/C. Sifat mekanikal dan sifat termofizik komposit C/C boleh ditentukan dengan memilih jenis gentian dan parameter tenunan fabrik secara rasional, seperti orientasi susunan berkas benang, jarak berkas benang, kandungan isipadu berkas benang, dsb.

2) Penyediaan prabentuk gentian karbon

Prabentuk gentian karbon merujuk kepada kosong yang dibentuk menjadi bentuk struktur gentian yang diperlukan mengikut bentuk produk dan keperluan prestasi untuk menjalankan proses pemekatan. Terdapat tiga kaedah pemprosesan utama untuk bahagian struktur prabentuk: anyaman lembut, anyaman keras dan anyaman campuran lembut dan keras. Proses tenunan utama ialah: tenunan benang kering, susunan kumpulan rod pra-impregnated, tusukan anyaman halus, penggulungan gentian dan anyaman keseluruhan berbilang arah tiga dimensi. Pada masa ini, proses tenunan utama yang digunakan dalam bahan komposit C ialah tenunan berbilang arah keseluruhan tiga dimensi. Semasa proses anyaman, semua gentian tenunan disusun mengikut arah tertentu. Setiap gentian diimbangi pada sudut tertentu mengikut arahnya sendiri dan dijalin antara satu sama lain untuk membentuk fabrik. Ciri-cirinya ialah ia boleh membentuk fabrik keseluruhan berbilang arah tiga dimensi, yang boleh mengawal kandungan isipadu gentian secara berkesan dalam setiap arah bahan komposit C/C, supaya bahan komposit C/C boleh menggunakan sifat mekanikal yang munasabah. dalam semua arah.

3) Proses ketumpatan C/C

Tahap dan kecekapan pemekatan terutamanya dipengaruhi oleh struktur fabrik dan parameter proses bahan asas. Kaedah proses yang digunakan pada masa ini termasuk pengkarbonan impregnasi, pemendapan wap kimia (CVD), penyusupan wap kimia (CVI), pemendapan cecair kimia, pirolisis dan kaedah lain. Terdapat dua jenis kaedah proses utama: proses pengkarbonan impregnasi dan proses penyusupan wap kimia.

Impregnasi-karbonisasi fasa cecair

Kaedah impregnasi fasa cecair agak mudah dalam peralatan dan mempunyai kebolehgunaan yang luas, jadi kaedah impregnasi fasa cecair adalah kaedah penting untuk menyediakan bahan komposit C/C. Ia adalah untuk merendam preform yang diperbuat daripada gentian karbon ke dalam impregnant cecair, dan membuat impregnant sepenuhnya menembusi ke dalam lompang preform dengan tekanan, dan kemudian melalui satu siri proses seperti pengawetan, pengkarbonan, dan grafitisasi, akhirnya memperolehBahan komposit C/C. Kelemahannya ialah ia memerlukan kitaran impregnasi dan pengkarbonan berulang untuk mencapai keperluan ketumpatan. Komposisi dan struktur impregnant dalam kaedah impregnasi fasa cecair adalah sangat penting. Ia bukan sahaja menjejaskan kecekapan ketumpatan, tetapi juga menjejaskan sifat mekanikal dan fizikal produk. Meningkatkan hasil pengkarbonan impregnant dan mengurangkan kelikatan impregnant sentiasa menjadi salah satu isu utama yang perlu diselesaikan dalam penyediaan bahan komposit C/C melalui kaedah impregnasi fasa cecair. Kelikatan yang tinggi dan hasil pengkarbonan rendah impregnant adalah salah satu sebab penting bagi kos bahan komposit C/C yang tinggi. Meningkatkan prestasi impregnant bukan sahaja dapat meningkatkan kecekapan pengeluaran bahan komposit C/C dan mengurangkan kosnya, tetapi juga meningkatkan pelbagai sifat bahan komposit C/C. Rawatan anti-pengoksidaan bahan komposit C/C Gentian karbon mula mengoksida pada 360°C di udara. Gentian grafit adalah lebih baik sedikit daripada gentian karbon, dan suhu pengoksidaannya mula teroksida pada 420°C. Suhu pengoksidaan bahan komposit C/C ialah kira-kira 450°C. Bahan komposit C/C sangat mudah untuk dioksidakan dalam suasana pengoksidaan suhu tinggi, dan kadar pengoksidaan meningkat dengan cepat dengan peningkatan suhu. Jika tiada langkah anti-pengoksidaan, penggunaan jangka panjang bahan komposit C/C dalam persekitaran pengoksidaan suhu tinggi pasti akan menyebabkan akibat bencana. Oleh itu, rawatan anti-pengoksidaan bahan komposit C/C telah menjadi bahagian yang amat diperlukan dalam proses penyediaannya. Dari perspektif teknologi anti-pengoksidaan, ia boleh dibahagikan kepada teknologi anti-pengoksidaan dalaman dan teknologi salutan anti-pengoksidaan.

Fasa Wap Kimia

Pemendapan wap kimia (CVD atau CVI) adalah untuk mendepositkan karbon secara langsung di dalam liang kosong untuk mencapai tujuan mengisi liang dan meningkatkan ketumpatan. Karbon termendap mudah digrafikkan, dan mempunyai keserasian fizikal yang baik dengan gentian. Ia tidak akan mengecut semasa pengkarbonan semula seperti kaedah impregnasi, dan sifat fizikal dan mekanikal kaedah ini adalah lebih baik. Walau bagaimanapun, semasa proses CVD, jika karbon diendapkan pada permukaan kosong, ia akan menghalang gas daripada meresap ke dalam liang dalaman. Karbon yang dimendapkan di permukaan hendaklah dikeluarkan secara mekanikal dan kemudian satu pusingan pemendapan baru hendaklah dijalankan. Untuk produk tebal, kaedah CVD juga mempunyai kesukaran tertentu, dan kitaran kaedah ini juga sangat panjang.