Proċess ta 'preparazzjoni ta' materjali komposti tal-fibra tal-karbonju

Ħarsa ġenerali tal-Karbonju-Karbonju Materjali komposti

Materjal kompost tal-karbonju/karbonju (C/C).huwa materjal kompost rinfurzat bil-fibra tal-karbonju b'serje ta 'proprjetajiet eċċellenti bħal qawwa għolja u modulu, gravità speċifika ħafifa, koeffiċjent ta' espansjoni termali żgħir, reżistenza għall-korrużjoni, reżistenza għal xokk termali, reżistenza tajba għall-frizzjoni, u stabbiltà kimika tajba. Huwa tip ġdid ta 'materjal kompost b'temperatura ultra-għolja.

Materjal kompost C/Chuwa materjal eċċellenti ta 'inġinerija integrata ta' struttura termali-funzjonali. Bħal materjali komposti oħra ta 'prestazzjoni għolja, hija struttura komposta magħmula minn fażi rinfurzata bil-fibra u fażi bażika. Id-differenza hija li kemm il-fażi rinfurzata kif ukoll il-fażi bażika huma komposti minn karbonju pur bi proprjetajiet speċjali.

Materjali komposti tal-karbonju/karbonjuhuma prinċipalment magħmula minn feltru tal-karbonju, drapp tal-karbonju, fibra tal-karbonju bħala rinfurzar, u karbonju depożitat tal-fwar bħala matriċi, iżda għandu biss element wieħed, li huwa l-karbonju. Sabiex tiżdied id-densità, il-karbonju ġġenerat mill-karbonizzazzjoni huwa mimli bil-karbonju jew mimli bir-reżina (jew asfalt), jiġifieri, materjali komposti tal-karbonju/karbonju huma magħmula minn tliet materjali tal-karbonju.

Proċess ta 'manifattura ta' materjali komposti tal-karbonju-karbonju

1) Għażla tal-fibra tal-karbonju

L-għażla tal-qatet tal-fibra tal-karbonju u d-disinn strutturali tad-drappijiet tal-fibra huma l-bażi għall-manifatturaC/C kompost. Il-proprjetajiet mekkaniċi u l-proprjetajiet termofiżiċi tal-komposti C/C jistgħu jiġu determinati billi jintgħażlu b'mod razzjonali tipi ta 'fibra u parametri tal-insiġ tad-drapp, bħall-orjentazzjoni tal-arranġament tal-qatet tal-ħajt, spazjar tal-qatta tal-ħajt, kontenut tal-volum tal-qatta tal-ħajt, eċċ.

2) Preparazzjoni tal-preforma tal-fibra tal-karbonju

Il-preforma tal-fibra tal-karbonju tirreferi għal vojt li huwa ffurmat fil-forma strutturali meħtieġa tal-fibra skont il-forma tal-prodott u r-rekwiżiti tal-prestazzjoni sabiex jitwettaq il-proċess ta 'densifikazzjoni. Hemm tliet metodi ewlenin ta 'pproċessar għal partijiet strutturali preformati: insiġ artab, insiġ iebes u insiġ imħallat artab u iebes. Il-proċessi ewlenin ta 'l-insiġ huma: insiġ ta' ħjut niexef, arranġament ta 'grupp ta' virga pre-impregnat, titqib ta 'insiġ fin, tkebbib tal-fibra u insiġ ġenerali multidirezzjonali tridimensjonali. Fil-preżent, il-proċess ewlieni ta 'l-insiġ użat f'materjali komposti C huwa insiġ multidirezzjonali ġenerali tridimensjonali. Matul il-proċess tal-insiġ, il-fibri kollha minsuġa huma rranġati f'ċerta direzzjoni. Kull fibra hija kkumpensata f'ċertu angolu tul id-direzzjoni tagħha stess u minsuġa ma 'xulxin biex tifforma drapp. Il-karatteristika tiegħu hija li tista 'tifforma drapp ġenerali multidirezzjonali tridimensjonali, li jista' jikkontrolla b'mod effettiv il-kontenut tal-volum tal-fibri f'kull direzzjoni tal-materjal kompost C/C, sabiex il-materjal kompost C/C jista 'jeżerċita proprjetajiet mekkaniċi raġonevoli fid-direzzjonijiet kollha.

3) Proċess ta 'densifikazzjoni C/C

Il-grad u l-effiċjenza tad-densifikazzjoni huma prinċipalment affettwati mill-istruttura tad-drapp u l-parametri tal-proċess tal-materjal bażi. Il-metodi ta 'proċess użati bħalissa jinkludu karbonizzazzjoni ta' impregnazzjoni, depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD), infiltrazzjoni tal-fwar kimiku (CVI), depożizzjoni ta 'likwidu kimiku, piroliżi u metodi oħra. Hemm żewġ tipi ewlenin ta 'metodi ta' proċess: proċess ta 'karbonizzazzjoni ta' impregnazzjoni u proċess ta 'infiltrazzjoni tal-fwar kimiku.

Fażi likwida impregnation-karbonizzazzjoni

Il-metodu ta 'impregnazzjoni tal-fażi likwida huwa relattivament sempliċi fit-tagħmir u għandu applikabilità wiesgħa, għalhekk il-metodu ta' impregnazzjoni tal-fażi likwida huwa metodu importanti għall-preparazzjoni ta 'materjali komposti C/C. Huwa li tgħaddas il-preforma magħmula minn fibra tal-karbonju fl-impregnant likwidu, u tagħmel l-impregnant jippenetra bis-sħiħ fil-vojt tal-preforma bi pressurizzazzjoni, u mbagħad permezz ta 'serje ta' proċessi bħall-ikkurar, karbonizzazzjoni, u grafitizzazzjoni, finalment tiksebC/C materjali komposti. L-iżvantaġġ tiegħu huwa li tieħu ċikli ripetuti ta 'impregnazzjoni u karbonizzazzjoni biex jinkisbu r-rekwiżiti tad-densità. Il-kompożizzjoni u l-istruttura ta 'l-impregnant fil-metodu ta' impregnazzjoni tal-fażi likwida huma importanti ħafna. Mhux biss taffettwa l-effiċjenza tad-densifikazzjoni, iżda taffettwa wkoll il-proprjetajiet mekkaniċi u fiżiċi tal-prodott. It-titjib tar-rendiment tal-karbonizzazzjoni tal-impregnant u t-tnaqqis tal-viskożità tal-impregnant dejjem kienu waħda mill-kwistjonijiet ewlenin li għandhom jiġu solvuti fil-preparazzjoni ta 'materjali komposti C/C b'metodu ta' impregnazzjoni tal-fażi likwida. Il-viskożità għolja u r-rendiment baxx tal-karbonizzazzjoni tal-impregnant huma waħda mir-raġunijiet importanti għall-ispiża għolja tal-materjali komposti C/C. It-titjib tal-prestazzjoni ta 'l-impregnant jista' mhux biss itejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni ta 'materjali komposti C/C u jnaqqas l-ispiża tagħhom, iżda wkoll itejjeb il-proprjetajiet varji ta' materjali komposti C/C. Trattament ta 'anti-ossidazzjoni ta' materjali komposti C/C Il-fibra tal-karbonju tibda tossida f'360°C fl-arja. Il-fibra tal-grafita hija kemmxejn aħjar mill-fibra tal-karbonju, u t-temperatura ta 'ossidazzjoni tagħha tibda tossida f'420 °C. It-temperatura ta 'ossidazzjoni ta' materjali komposti C/C hija ta 'madwar 450 °C. Materjali komposti C/C huma faċli ħafna biex jossidaw f'atmosfera ossidattiva ta 'temperatura għolja, u r-rata ta' ossidazzjoni tiżdied malajr maż-żieda tat-temperatura. Jekk ma jkunx hemm miżuri kontra l-ossidazzjoni, l-użu fit-tul ta 'materjali komposti C/C f'ambjent ossidattiv b'temperatura għolja inevitabbilment jikkawża konsegwenzi katastrofiċi. Għalhekk, it-trattament ta 'anti-ossidazzjoni ta' materjali komposti C/C sar parti indispensabbli mill-proċess ta 'preparazzjoni tiegħu. Mill-perspettiva tat-teknoloġija kontra l-ossidazzjoni, tista 'tinqasam f'teknoloġija interna kontra l-ossidazzjoni u teknoloġija tal-kisi kontra l-ossidazzjoni.

Fażi tal-Fwar Kimiku

Id-depożizzjoni tal-fwar kimiku (CVD jew CVI) hija li tiddepożita karbonju direttament fil-pori tal-vojt biex jinkiseb l-iskop li timla l-pori u tiżdied id-densità. Il-karbonju depożitat huwa faċli biex graphitize, u għandu kompatibilità fiżika tajba mal-fibra. Mhux se tiċkien waqt il-karbonizzazzjoni mill-ġdid bħall-metodu ta 'impregnazzjoni, u l-proprjetajiet fiżiċi u mekkaniċi ta' dan il-metodu huma aħjar. Madankollu, matul il-proċess CVD, jekk il-karbonju jiġi depożitat fuq il-wiċċ tal-vojt, dan jipprevjeni li l-gass jinfirex fil-pori interni. Il-karbonju depożitat fuq il-wiċċ għandu jitneħħa mekkanikament u mbagħad għandha titwettaq rawnd ġdid ta 'depożizzjoni. Għal prodotti ħoxnin, il-metodu CVD għandu wkoll ċerti diffikultajiet, u ċ-ċiklu ta 'dan il-metodu huwa wkoll twil ħafna.