कार्बन फाइबर कम्पोजिट सामग्री को तयारी प्रक्रिया

कार्बन-कार्बन कम्पोजिट सामग्रीको सिंहावलोकन

कार्बन/कार्बन (C/C) कम्पोजिट सामग्रीउच्च शक्ति र मोड्युलस, प्रकाश विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण, सानो थर्मल विस्तार गुणांक, जंग प्रतिरोध, थर्मल झटका प्रतिरोध, राम्रो घर्षण प्रतिरोध, र राम्रो रासायनिक स्थिरता जस्ता उत्कृष्ट गुणहरूको श्रृंखला भएको कार्बन फाइबर प्रबलित कम्पोजिट सामग्री हो। यो एक नयाँ प्रकारको अति-उच्च तापक्रम कम्पोजिट सामग्री हो।

C/C मिश्रित सामग्रीएक उत्कृष्ट थर्मल संरचना-कार्यात्मक एकीकृत ईन्जिनियरिङ् सामग्री हो। अन्य उच्च-प्रदर्शन कम्पोजिट सामग्रीहरू जस्तै, यो फाइबर-प्रबलित चरण र आधारभूत चरणबाट बनेको समग्र संरचना हो। भिन्नता यो हो कि प्रबलित चरण र आधारभूत चरण दुबै विशेष गुणहरू भएको शुद्ध कार्बनबाट बनेको हुन्छ।

कार्बन/कार्बन कम्पोजिट सामग्रीमुख्यतया कार्बन फेल्ट, कार्बन कपडा, सुदृढीकरणको रूपमा कार्बन फाइबर, र म्याट्रिक्सको रूपमा वाष्प जम्मा गरिएको कार्बनबाट बनेको हुन्छ, तर यसमा एउटा मात्र तत्व हुन्छ, जुन कार्बन हो। घनत्व बढाउनको लागि, कार्बनाइजेशनबाट उत्पन्न कार्बनलाई कार्बनसँग गर्भाधान गरिन्छ वा राल (वा डामर) संग गर्भवती गरिन्छ, अर्थात्, कार्बन/कार्बन कम्पोजिट पदार्थहरू तीन कार्बन सामग्रीबाट बनेका हुन्छन्।

कार्बन-कार्बन मिश्रित सामग्रीको निर्माण प्रक्रिया

1) कार्बन फाइबर को छनोट

कार्बन फाइबर बन्डलहरूको चयन र फाइबर कपडाहरूको संरचनात्मक डिजाइन निर्माणको लागि आधार हो।C/C कम्पोजिट। C/C कम्पोजिटको मेकानिकल गुण र थर्मोफिजिकल गुणहरू फाइबर प्रकारहरू र कपडा बुनाई प्यारामिटरहरू, जस्तै धागोको बन्डल व्यवस्था अभिविन्यास, धागोको बन्डल स्पेसिङ, यार्न बन्डल भोल्युम सामग्री, आदि जस्ता तर्कसंगत चयन गरेर निर्धारण गर्न सकिन्छ।

2) कार्बन फाइबर preform को तयारी

कार्बन फाइबर प्रीफर्म भन्नाले उत्पादनको आकार र कार्यसम्पादन आवश्यकताहरू अनुसार डेनिसिफिकेशन प्रक्रिया पूरा गर्नका लागि फाइबरको आवश्यक संरचनात्मक आकारमा बनाइएको खालीलाई बुझाउँछ। पूर्वनिर्धारित संरचनात्मक भागहरूको लागि तीन मुख्य प्रशोधन विधिहरू छन्: नरम बुनाई, कडा बुनाई र नरम र कडा मिश्रित बुनाई। मुख्य बुनाई प्रक्रियाहरू निम्न हुन्: सुख्खा धागो बुनाई, पूर्व-इम्प्रेग्नेटेड रड समूह व्यवस्था, राम्रो बुनाई पन्चर, फाइबर वाइन्डिङ र त्रि-आयामी बहु-दिशात्मक समग्र बुनाई। वर्तमानमा, सी कम्पोजिट सामग्रीहरूमा प्रयोग हुने मुख्य बुनाई प्रक्रिया त्रि-आयामी समग्र बहु-दिशात्मक बुनाई हो। बुनाई प्रक्रियाको समयमा, सबै बुनेका फाइबरहरू निश्चित दिशामा व्यवस्थित हुन्छन्। प्रत्येक फाइबर आफ्नै दिशामा एक निश्चित कोणमा अफसेट हुन्छ र कपडा बनाउन एकअर्कासँग जोडिएको हुन्छ। यसको विशेषता यो हो कि यसले तीन-आयामी बहु-दिशात्मक समग्र कपडा बनाउन सक्छ, जसले प्रभावकारी रूपमा C/C कम्पोजिट सामग्रीको प्रत्येक दिशामा फाइबरको भोल्युम सामग्री नियन्त्रण गर्न सक्छ, ताकि C/C कम्पोजिट सामग्रीले उचित मेकानिकल गुणहरू प्रयोग गर्न सक्छ। सबै दिशामा।

3) C/C घनत्व प्रक्रिया

घनत्वको डिग्री र दक्षता मुख्यतया कपडा संरचना र आधार सामग्री को प्रक्रिया मापदण्डहरु द्वारा प्रभावित छन्। हाल प्रयोग गरिएका प्रक्रिया विधिहरूमा गर्भाधान कार्बनाइजेशन, रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD), रासायनिक वाष्प घुसपैठ (CVI), रासायनिक तरल निक्षेप, pyrolysis र अन्य विधिहरू समावेश छन्। त्यहाँ दुई मुख्य प्रकारका प्रक्रिया विधिहरू छन्: गर्भाधान कार्बनीकरण प्रक्रिया र रासायनिक वाष्प घुसपैठ प्रक्रिया।

तरल चरण गर्भाधान-कार्बोनाइजेशन

तरल चरण गर्भाधान विधि उपकरणहरूमा तुलनात्मक रूपमा सरल छ र यसको व्यापक उपयोगिता छ, त्यसैले तरल चरण गर्भाधान विधि C/C कम्पोजिट सामग्रीहरू तयार गर्नको लागि महत्त्वपूर्ण विधि हो। यो कार्बन फाइबरबाट बनेको प्रिफर्मलाई तरल पदार्थमा डुबाउनु हो, र गर्भवतीलाई प्रेसराइजेसनद्वारा प्रिफर्मको खाली ठाउँमा पूर्ण रूपमा घुसाउन र त्यसपछि क्युरिङ, कार्बोनाइजेशन र ग्रेफिटाइजेसन जस्ता प्रक्रियाहरूको श्रृंखला मार्फत अन्ततः प्राप्त गर्नुहोस्।C/C कम्पोजिट सामग्री। यसको बेफाइदा यो हो कि यसले घनत्व आवश्यकताहरू प्राप्त गर्न बारम्बार गर्भाधान र कार्बनाइजेशन चक्रहरू लिन्छ। तरल चरण गर्भाधान विधि मा गर्भवती को संरचना र संरचना धेरै महत्त्वपूर्ण छन्। यसले घनत्व दक्षतालाई मात्र असर गर्दैन, तर उत्पादनको मेकानिकल र भौतिक गुणहरूलाई पनि असर गर्छ। तरल चरण गर्भाधान विधि द्वारा C/C कम्पोजिट सामग्रीको तयारीमा हल गर्नुपर्ने प्रमुख मुद्दाहरू मध्ये गर्भवतीको कार्बनाइजेशन उत्पादनमा सुधार र गर्भवतीको चिपचिपापन घटाउनु सधैं एक प्रमुख समस्या भएको छ। उच्च चिपचिपापन र गर्भवतीको कम कार्बनाइजेशन उपज C/C कम्पोजिट सामग्रीको उच्च लागतको लागि एक महत्त्वपूर्ण कारण हो। गर्भवतीको कार्यसम्पादनमा सुधारले C/C कम्पोजिट सामग्रीको उत्पादन दक्षता र तिनीहरूको लागत घटाउने मात्र होइन, तर C/C कम्पोजिट सामग्रीका विभिन्न गुणहरूलाई पनि सुधार गर्न सक्छ। C/C कम्पोजिट सामग्रीको एन्टी-अक्सिडेशन उपचार कार्बन फाइबर हावामा 360 डिग्री सेल्सियसमा अक्सिडाइज गर्न थाल्छ। ग्रेफाइट फाइबर कार्बन फाइबर भन्दा थोरै राम्रो छ, र यसको ओक्सीकरण तापमान 420 डिग्री सेल्सियस मा अक्सिडाइज गर्न सुरु हुन्छ। C/C कम्पोजिट सामग्रीको अक्सीकरण तापमान लगभग 450 डिग्री सेल्सियस छ। C/C कम्पोजिट सामग्रीहरू उच्च-तापमान अक्सिडेटिभ वातावरणमा अक्सिडाइज गर्न धेरै सजिलो हुन्छन्, र तापमानको वृद्धिसँगै अक्सीकरण दर द्रुत रूपमा बढ्छ। यदि त्यहाँ कुनै एन्टी-अक्सिडेशन उपायहरू छैनन् भने, उच्च-तापमान अक्सिडेटिभ वातावरणमा C/C कम्पोजिट सामग्रीहरूको दीर्घकालीन प्रयोगले अनिवार्य रूपमा विनाशकारी परिणामहरू निम्त्याउनेछ। तसर्थ, C/C कम्पोजिट सामग्रीको एन्टि-अक्सिडेशन उपचार यसको तयारी प्रक्रियाको अपरिहार्य भाग भएको छ। एन्टि-अक्सिडेसन टेक्नोलोजीको परिप्रेक्ष्यबाट, यसलाई आन्तरिक एन्टि-अक्सिडेशन टेक्नोलोजी र एन्टि-ओक्सीकरण कोटिंग टेक्नोलोजीमा विभाजन गर्न सकिन्छ।

रासायनिक वाष्प चरण

रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD वा CVI) भनेको छिद्रहरू भर्ने र घनत्व बढाउने उद्देश्य प्राप्त गर्न खाली ठाउँको छिद्रहरूमा कार्बन सिधै जम्मा गर्नु हो। जम्मा गरिएको कार्बन ग्राफिटाइज गर्न सजिलो छ, र फाइबरसँग राम्रो भौतिक अनुकूलता छ। यो गर्भाधान विधि जस्तै पुन: कार्बनीकरण को समयमा संकुचित हुनेछैन, र यो विधि को भौतिक र यांत्रिक गुण राम्रो छ। यद्यपि, CVD प्रक्रियाको क्रममा, यदि कार्बन खाली सतहमा जम्मा गरिएको छ भने, यसले ग्यासलाई आन्तरिक छिद्रहरूमा फैलिनबाट रोक्छ। सतहमा जम्मा भएको कार्बनलाई यान्त्रिक रूपमा हटाउनु पर्छ र त्यसपछि डिपोजिसनको नयाँ राउन्ड गरिनु पर्छ। बाक्लो उत्पादनहरूको लागि, CVD विधिमा पनि केही कठिनाइहरू छन्, र यो विधिको चक्र पनि धेरै लामो छ।