Kaj so karbonsko-keramični kompoziti？

Zaradi naraščajočega povpraševanja na področju izdelave vrhunske opreme se ogljikovo-keramični kompoziti vse bolj obravnavajo kot obetavni materiali za naslednjo generacijo visokozmogljivih tornih sistemov in visokotemperaturnih strukturnih komponent. Kaj so torej ogljikovo-keramični kompoziti? Ogljikovo-keramični kompoziti so v bistvu večfazna kompozitna struktura ogljik-keramike, ki jo tvorijosilicijev ogljikkeramične faze v ogljikovo matriko, ojačano z ogljikovimi vlakni, s kemičnim naparjevanjem ali reakcijskim sintranjem v tekoči fazi.

Ta kompozitni material ohranja nizko gostoto, odpornost na visoke temperature in odpornost na toplotni udar ogljikovih materialov, hkrati pa odpravlja slabosti čistih ogljikovih materialov, kot sta šibka odpornost proti oksidaciji in nezadostna odpornost proti obrabi. Zato ima daljšo življenjsko dobo in stabilnejše delovanje v ekstremnih delovnih pogojih, kot so trenje pri visoki temperaturi, visoka obremenitev in visokofrekvenčno ciklično delovanje.

Prednosti karbonsko-keramičnih kompozitov

1. Vrhunska mehanska zmogljivost za njihovo visoko trdnost, visoko žilavost in visok modul elastičnosti.

2. Odlična odpornost na visoke temperature, odpornost na toplotni šok in odpornost na oksidacijo

3. Lahka zmogljivost, gostota ogljikovo-keramičnih kompozitov je približno 1,8–2,2 g/cm³.

4. Stabilne torne lastnosti tudi v mokrih pogojih, njihov koeficient trenja je približno 0,30-0,45.

5. Odlična korozijska odpornost na kisline, alkalije, soli in druge kemične snovi.

Uporaba karbonsko-keramičnih kompozitov

Dolgo časa je bila uporaba ogljikovih keramičnih materialov osredotočena predvsem na vrhunske scenarije, kot so vesoljski in dirkalni zavorni sistemi. Njihova visoka cena, zapleteni proizvodni procesi in omejena proizvodna zmogljivost so jim otežili prodor na večji industrijski trg. Vendar pa se z nenehnim izboljševanjem domače vrhunske proizvodnje in zmogljivosti za nadzor stroškov ta material seli iz laboratorija v industrijsko področje in se široko uporablja v transportni opremi, novi energiji, polprevodnikih in drugih industrijskih področjih.

1. V primerjavi s tradicionalnimi kovinskimi zavornimi koluti imajo karbonsko-keramični materiali bistveno manjšo težo pri enaki trdnosti, hkrati pa imajo večjo toplotno kapaciteto in boljšo odpornost proti toplotnemu bledenju. Še vedno lahko ohranijo stabilen koeficient trenja v pogojih hitrega zaviranja in pogostega speljevanja in zaustavljanja. Ta prekriti učinek lahke teže in visoke zanesljivosti omogočacarbon keramični zavorni diskiidealna izbira za železniške tranzitne sisteme in avtomobilski trg, ki si prizadevajo za varčevanje z energijo, zmanjšanje porabe in varnost delovanja.

2. V procesu fotovoltaičnega vlečenja kristalov in toplotne obdelave morajo strukturne komponente termičnega polja dolgo časa delovati v visokotemperaturnih okoljih, ki imajo izjemno visoke zahteve glede odpornosti na visoke temperature, odpornosti na toplotne udarce in dimenzijske stabilnosti. Čeprav imajo tradicionalni grafitni materiali določeno temperaturno odpornost, imajo ozka grla pri mehanski trdnosti in odpornosti proti visokotemperaturni oksidaciji. Ogljikovi keramični materiali s svojimi boljšimi zmogljivostmi podaljšujejo življenjsko dobo opreme, zmanjšujejo pogostost zamenjave in so postopoma postali smer nadgradnje vrhunske termalne opreme.

3. Področje polprevodnikov je še en tipičen trg z visokimi ovirami. V povezavah rasti kristalov, epitaksije in visokotemperaturne toplotne obdelave je potrebnih veliko število strukturnih komponent visoke čistosti, odpornih na visoke temperature in nizkega onesnaževanja ter materialov posode. Ogljikovo keramični kompoziti imajo edinstvene prednosti v termični stabilnosti in mehanski trdnosti ter se lahko uporabljajo zalončkiin povezane visokotemperaturne komponente.