31XII Международная научно-практическая конференция УДК 620.3, 629.7, 678
Долгополов Константин Александрович Dolgopolov Konstantin Aleksandrovich
Студент Student
Поволжский государственный технологический университет
Volga State Technological University
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
TECHNOLOGY FOR PRODUCING CARBON-CARBON COMPOSITES USED IN THE AEROSPACE INDUSTRY
Аннотация, в данной статье рассматривается технология углерод-углеродных волокон. Сама технология состоит из двух этапов, получение волокон и технологии их изготовления. Рассматриваются области применения и перспективы.
Abstract, This article discusses the technology of carbon-carbon fibers. The technology itself consists of two stages, obtaining fibers and technologies for their manufacture. Areas of application and prospects are considered.
Ключевые слова, углеродные волокна, метод, технология, получение, изготовление.
Key words, carbon fibers, method, technology, production, production.
Углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) появились в начале 1960-х годов и представляют собой графитовую или углеродную матрицу, упрочненную углеродными волокнами. По сравнению с графитовыми материалами, УУКМ имеют более высокие прочностные характеристики, стойкость к тепловым ударам и другие преимущества. [1]
1. Получение углеродных волокон.
Исходное сырье:
Инновационные аспекты развития науки и техники
- Полиакриллметрильные волокна
- Гидратцеллюлоза (вискоза)
Здесь используется термическая деструкция, состоящая из трех стадий:
1. Окисление. Нагрев до 900о С, при этом разрушаются, испаряются, удаляются от 28 до 45 % по массе вещества, кроме углерода. Остается более 90% чистого углерода
2. Карбонизация. Нагрев в инертной среде, чтобы не было окисления, с вытяжкой до 1500о С. Здесь чистого углерода остается около 98%
3. Графитизация. Нагрев до 3000о С в инертной среде с вытяжкой. Остается 99,9 % чистого углерода
Из углеродных волокон изготавливаются: нити, ленты, углеродные армирующие структуры, плетеные армирующие структуры, дискретные углеродные волокна, маты
2. Технология изготовления изделий из углерод-углеродных композитов
1. Первоначально формируется углеродная армирующая структура, повторяющая форму изделия.
2. Углеродная армирующая система заполняется матричным углеродом, которая отличается по своим свойствам от углерода в волокнах. Здесь можно использовать 2 метода заполнения:
1) Парогазовый (пиролитический)
Пиролиз - осаждение материала на нагретую подложку из парогазовой фазы [2].
а) Изостатический метод
Полости армирующей структуры заполняются матричным углеродом послойно. (рис.1)
XII Международная научно-практическая конференция
Хороший метод, но есть недостаток. Для объемных армирующих структур плохо заполняется середина.
б) Градиентные методы заполнения (рис.2.)
Рис.2. Градиентный метод заполнения
Инновационные аспекты развития науки и техники 2) Жидкостный метод
Армирующая структура помещается в углеродсодержащую жидкость (фенолформальдегидную смолу), вакуумируется для удаления воздуха и заполнения пустот углеродсодержащей жидкостью. (рис. 3.)
вакуумирование
>
Рис.3. Жидкостный метод
Заполненную структуру нагреваем, летучие вещества выгорают, испаряются, удаляются. Углерод оседает на армирующей структуре, заполняя все полости. Матрица получается пористая 3) Комбинированный метод
Данный метод состоит и предыдущих методов 1 и 2 Итак, области применения МКМ практически неограниченны. К настоящему времени работы в области создания конструкций из них вышли далеко за рамки чисто научных исследований, и в ближайшие годы следует ждать их широкого внедрения. Данные технологии активно используются в авиа и ракетостроении [1]
XII Международная научно-практическая конференция Библиографический список:
1. Технология изготовления углерод-углеродных композитов и композитов на основе металлических матриц [Электронный ресурс]. -Режим доступа: URL: www.detalmach.ru/composit5.htm (29.03.2021)
2. Пиролиз [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia. org/wiki/Пиролиз (30.03.2021)
