Mchakato wa maandalizi ya vifaa vya mchanganyiko wa nyuzi za kaboni

Muhtasari wa Nyenzo za Mchanganyiko wa Carbon-Carbon

Nyenzo zenye mchanganyiko wa kaboni/kaboni (C/C).ni fiber kaboni iliyoimarishwa Composite nyenzo na mfululizo wa mali bora kama vile nguvu ya juu na moduli, mwanga mvuto mahususi, ndogo mafuta upanuzi mgawo, ulikaji upinzani, mafuta upinzani msuguano, nzuri msuguano upinzani, na nzuri kemikali utulivu. Ni aina mpya ya nyenzo zenye mchanganyiko wa halijoto ya juu zaidi.

Nyenzo zenye mchanganyiko wa C/Cni bora mafuta muundo-kazi jumuishi uhandisi nyenzo. Kama nyenzo zingine za utendakazi wa hali ya juu, ni muundo wa mchanganyiko unaojumuisha awamu iliyoimarishwa na nyuzi na awamu ya msingi. Tofauti ni kwamba awamu zote zilizoimarishwa na awamu ya msingi zinajumuisha kaboni safi na mali maalum.

Nyenzo zenye mchanganyiko wa kaboni/kabonihutengenezwa hasa na kaboni inayohisiwa, kitambaa cha kaboni, nyuzinyuzi kaboni kama kiimarisho, na mvuke uliowekwa kaboni kama matriki, lakini ina kipengele kimoja tu, ambacho ni kaboni. Ili kuongeza msongamano, kaboni inayotokana na kaboni huingizwa na kaboni au kuingizwa na resin (au lami), yaani, nyenzo za mchanganyiko wa kaboni / kaboni hutengenezwa kwa nyenzo tatu za kaboni.

Mchakato wa utengenezaji wa vifaa vyenye mchanganyiko wa kaboni-kaboni

1) Uchaguzi wa fiber kaboni

Uchaguzi wa vifurushi vya nyuzi za kaboni na muundo wa muundo wa vitambaa vya nyuzi ndio msingi wa utengenezajiMchanganyiko wa C/C. Sifa za kimitambo na sifa za hali ya hewa ya viunzi vya C/C vinaweza kubainishwa kwa kuchagua kwa busara aina za nyuzi na vigezo vya ufumaji wa vitambaa, kama vile upangaji wa vifurushi vya uzi, nafasi kati ya vifungu vya uzi, maudhui ya kiasi cha bando la uzi, n.k.

2) Maandalizi ya preform ya fiber kaboni

Preform ya nyuzi za kaboni inarejelea tupu ambayo huundwa katika umbo la kimuundo linalohitajika la nyuzi kulingana na umbo la bidhaa na mahitaji ya utendaji ili kutekeleza mchakato wa msongamano. Kuna njia tatu kuu za usindikaji wa sehemu za muundo zilizoundwa awali: kusuka laini, kusuka ngumu na mchanganyiko laini na ngumu. Michakato kuu ya ufumaji ni: ufumaji wa uzi mkavu, mpangilio wa kikundi cha fimbo kabla ya mimba, kuchomwa vizuri kwa ufumaji, ufumaji wa nyuzi na ufumaji wa pande tatu zenye pande nyingi. Kwa sasa, mchakato mkuu wa ufumaji unaotumiwa katika nyenzo za mchanganyiko wa C ni ufumaji wa pande tatu kwa ujumla wa pande nyingi. Wakati wa mchakato wa kusuka, nyuzi zote za kusuka hupangwa kwa mwelekeo fulani. Kila nyuzi inakabiliwa kwa pembe fulani kando ya mwelekeo wake na kuunganishwa na kila mmoja ili kuunda kitambaa. Tabia yake ni kwamba inaweza kuunda kitambaa cha jumla cha mwelekeo-tatu, ambacho kinaweza kudhibiti kwa ufanisi kiasi cha nyuzi katika kila mwelekeo wa nyenzo za C/C, ili nyenzo za C/C ziweze kutekeleza sifa zinazofaa za kiufundi. katika pande zote.

3) Mchakato wa msongamano wa C/C

Kiwango na ufanisi wa densification huathiriwa hasa na muundo wa kitambaa na vigezo vya mchakato wa nyenzo za msingi. Mbinu za mchakato zinazotumika kwa sasa ni pamoja na uwekaji kaboni ndani ya mimba, uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD), upenyezaji wa mvuke wa kemikali (CVI), uwekaji wa kimiminika cha kemikali, pyrolysis na mbinu zingine. Kuna aina mbili kuu za mbinu za mchakato: mchakato wa uwekaji kaboni na mchakato wa kupenyeza kwa mvuke wa kemikali.

Awamu ya kioevu uumbaji-kaboni

Njia ya uwekaji mimba ya awamu ya kioevu ni rahisi katika kifaa na ina utumiaji mpana, kwa hivyo njia ya uwekaji wa awamu ya kioevu ni njia muhimu ya kuandaa nyenzo zenye mchanganyiko wa C/C. Ni kuzamisha muundo wa awali uliotengenezwa na nyuzi za kaboni ndani ya kioevu kisicho na mimba, na kumfanya mjamzito kupenya kikamilifu ndani ya utupu wa preform kwa kushinikiza, na kisha kupitia mfululizo wa michakato kama vile kuponya, carbonization, na graphitization, hatimaye kupata.Nyenzo zenye mchanganyiko wa C/C. Ubaya wake ni kwamba inachukua uingizwaji mara kwa mara na mizunguko ya kaboni ili kufikia mahitaji ya msongamano. Muundo na muundo wa mjamzito katika njia ya uingizwaji wa awamu ya kioevu ni muhimu sana. Haiathiri tu ufanisi wa densification, lakini pia huathiri mali ya mitambo na kimwili ya bidhaa. Uboreshaji wa mavuno ya kaboni ya mimba na kupunguza mnato wa mimba daima imekuwa mojawapo ya masuala muhimu ya kutatuliwa katika utayarishaji wa nyenzo za mchanganyiko wa C/C kwa njia ya uingizwaji wa awamu ya kioevu. Mnato wa juu na mavuno ya chini ya kaboni ya mjamzito ni moja ya sababu muhimu za gharama kubwa ya vifaa vya mchanganyiko wa C/C. Kuboresha utendaji wa mjamzito hawezi tu kuboresha ufanisi wa uzalishaji wa vifaa vya mchanganyiko wa C / C na kupunguza gharama zao, lakini pia kuboresha mali mbalimbali za vifaa vya C / C. Matibabu ya kupambana na oxidation ya vifaa vya mchanganyiko wa C/C Fiber ya kaboni huanza kuwa oxidize saa 360 ° C hewani. Fiber ya grafiti ni bora kidogo kuliko nyuzinyuzi za kaboni, na halijoto yake ya oksidi huanza kuwa oxidize ifikapo 420°C. Joto la oksidi la nyenzo za mchanganyiko wa C/C ni takriban 450°C. Nyenzo zenye mchanganyiko wa C/C ni rahisi sana kuoksidisha katika angahewa yenye vioksidishaji vya hali ya juu, na kiwango cha oxidation huongezeka kwa kasi na ongezeko la joto. Ikiwa hakuna hatua za kuzuia oksidi, matumizi ya muda mrefu ya vifaa vya mchanganyiko wa C/C katika mazingira ya halijoto ya juu ya vioksidishaji bila shaka yatasababisha matokeo mabaya. Kwa hiyo, matibabu ya kupambana na oxidation ya vifaa vya mchanganyiko wa C / C imekuwa sehemu ya lazima ya mchakato wa maandalizi yake. Kwa mtazamo wa teknolojia ya kupambana na oxidation, inaweza kugawanywa katika teknolojia ya ndani ya kupambana na oxidation na teknolojia ya mipako ya kupambana na oxidation.

Awamu ya Mvuke wa Kemikali

Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD au CVI) ni kuweka kaboni moja kwa moja kwenye matundu ya tupu ili kufikia madhumuni ya kujaza vinyweleo na kuongeza msongamano. Kaboni iliyowekwa ni rahisi kuchorwa, na ina utangamano mzuri wa kimwili na nyuzinyuzi. Haitapungua wakati wa kaboni upya kama njia ya uwekaji mimba, na sifa za kimwili na mitambo ya njia hii ni bora zaidi. Hata hivyo, wakati wa mchakato wa CVD, ikiwa kaboni imewekwa kwenye uso wa tupu, itazuia gesi kuenea kwenye pores ya ndani. Kaboni iliyowekwa juu ya uso inapaswa kuondolewa kwa njia ya kiufundi na kisha duru mpya ya uwekaji inapaswa kufanywa. Kwa bidhaa zenye nene, njia ya CVD pia ina shida fulani, na mzunguko wa njia hii pia ni mrefu sana.