کربن تقویت شده با کربن

کربن تقویت شده با الیاف کربن [n ۱] ( CFRCکربن-کربن ( C - C ) یا کربن-کربن تقویت شده ( RCC ) یک ماده کامپوزیتی است که شامل فیبرهای کربن تقویت‌کننده در یک ماتریس گرافیتی است . این ماده برای نوک دماغه‌ها در موشک‌های بالستیک بین قارهای طراحی شده است و بیشتر به عنوان ماده‌ای برای نوک دماغه‌ها و لبه ها در شاتل‌های مدار فضایی شناخته شده است. دیسک ترمز کربن-کربن و لنت ترمز از سال 1976 جزء استاندارد سیستم‌های ترمز خودروهای فرمول یک ماشین‌های سرعتی بوده است.

قطعات کربن تقویت شده با کربن شامل صفحه‌ی حذف شده از بال شاتل فضایی آتلانتیس [۱] ، نشان می‌دهد که شکنندگی کربن-کربن به علت تاثیر تولید فوم، یک رویداد احتمالی در طول پرتاب نهایی کلمبیا است .

کربن-کربن برای برنامه‌های ساختاری در دماهای بالا یا جایی که در آن نیاز به مقاومت در برابر شوک حرارتی و یا ضریب انبساط حرارتی کم داریم، کابرد دارد. در حالی که از سایر سرامیک ها شکنندگی کمتر دارد، مقاومت آن کم است. شاتل فضایی کلمبیا در طی ورود مجدد به اتمسفر، پس از این که یکی از صفحه‌های کامپوزیت کربن-کربن آن توسط تاثیر یک قطعه از عایق فوم شاتل فضایی مخزن سوخت خارجی شکسته شد، نابود گردید.

تولیدویرایش

 
دیسک ترمز این سیستم ترمز خودروی فراری از سیلیسیوم کاربید تقویت شده با الیاف کربن ساخته شده است.

این مواد در سه مرحله ساخته می شوند: [نیازمند منبع]

اول، ماده که با رشته‌های کربنی یا پارچه ای که توسط یک چسب آلی مانند پلاستیک احاطه شده است، در شکل نهایی خود قرار داده می‌شود. اغلب، کک و یا برخی دیگر از کربن‌های متراکم خوب به مخلوط چسب اضافه می‌شود.

دوم،عملیات حرارتی صورت می‌گیرد، به طوری که پیرولیز، چسب را به کربن نسبتاً خالص تبدیل می‌کند. چسب در فرایند، حجم خود را از دست می‌دهد و حفره‌هایی ایجاد می‌کند. با وجود این که این مشکل را کاهش می‌دهد، اما آن را از بین نمی‌برد.

سوم، حفره‌ها به تدریج توسط یک گاز تشکیل دهنده‌ی کربن مانند استیلن از طریق مواد در دمای بالا، طی چندین روز پر می‌شوند. همچنین این عملیات حرارتی طولانی سبب می‌شود کربن به حالت کریستالی گرافیت تبدیل شود و این همان دلیل اصلی قیمت بالای این مواد است. صفحه‌ی خاکستری "کربن تقویت شده با کربن (RCC)" در لبه‌های بال شاتل فضایی و نوک دماغه‌ها،هزینه ی ناسا برای ساخت 100،000 دلار / فوت مربع است، [نیازمند شفاف‌سازی] گرچه بسیاری از این هزینه‌ها ناشی از هزینه های هندسه‌ی پیشرفته و تحقیقات مرتبط با صفحه‌ها بود.

کربن-کربن یک ماده سخت است که می تواند در برابر انبساط حرارتی، گرادیان حرارتی و چرخه‌ی حرارتی به شدت مقاوم باشد که این به اینکه چطور داربست الیاف قرار داده شود، کیفیت و چگالی پرکننده‌های ماتریکس وابسته است. [نیازمند منبع]

ویژگی های مکانیکیویرایش

استحکام کربن-کربن با الیاف غیر هم جهت تا 700 مگاپاسکال است. مواد کربن-کربن خواص خود را تا بالاتر از 2000 درجه‌ی سانتی گراد حفظ می‌کند. این دما ممکن است با کمک پوشش‌های محافظتی در برابر اکسید شدن افزایش یابد. [۵] ماده دارای چگالی بینg / cm 3 1.6-1.98 است. [۶]

محصولات مشابهویرایش

 
ترمز کربن Dunlop در هواپیمای کنکورد استفاده می شود.

سیلیسیوم کاربید تقویت شده با فیبر کربن ( C / SiC ) این کامپوزیت توسعه یافته‌ی کربن-کربن خالص است و می تواند در برنامه های کاربردی مانند اجزای سیستم ترمز در خودروهای با عملکرد بالا، یعنی دیسک ترمز و لنت ترمز استفاده شود. C / SiC از سیلیسیوم کاربید با فیبر کربن ساخته می‌شود و این ترکیب،نسبت به کربن کربن خالص، دوام بیشتری دارد. با این حال، سنگین تر است و از این رو در مسابقات فرمول 1 استفاده نمی‌شود.

برنامه های کاربردی اولیه مرسدس بنز C215 کوپه F1، [۷] و لوازم استاندارد در بوگاتی Veyron و بعضی از Bentley های حال حاضر ، فراری ، پورشه ، Corvette ZR1 ، ZO6 و لامبورگینی را شامل می‌شد . آنها همچنین به عنوان "ارتقاء کاربرد" در برخی از ماشین‌های با کیفیت بالای آئودی ، از جمله D3 S8 ، B7 RS4 ، C6 S6 و RS6 ، و R8 ارائه شده است.

ترمزهای کربنی برای هواپیماهای تجاری در دهه 1980 به طور گسترده ای در دسترس بوده‌اند [۸] که برای اولین بار در حمل و نقل هوایی کنکورد استفاده شده‌اند .

کامپوزیت غیر سرامیکی کربنی که در خودروهای مسابقه ای با تکنولوژی پیشرفته استفاده می‌شود، کامپوزیت کربوتانیوم کربن تیتانیوم است که در ساخت Huayra Supercarsو Zonda R ساخت شرکت ایتالیایی Pagani است.

پانویسویرایش

<references group="n" responsive="">

  1. Kochendörfer, Richard (2009-09-28) [2001]. Singh, Mrityunjay; Jessen, Todd, eds. "Ceramic Matrix Composites - From Space to Earth: The Move from Prototype to Serial Production". Ceramic Engineering and Science Proceedings. John Wiley & Sons. 22 (3: 25th Annual Conference on Composites, Advanced Ceramics, Materials, and Structures — A): 11–22 : 11. doi:10.1002/9780470294680.ch2. ISBN 9780470295144. ISSN 0196-6219. Retrieved 7 September 2017.
  2. Fritz, W.; Hüttner, W.; Hartwig, G. (2012-12-06) [1979]. "Carbon-Fibre-Reinforced Carbon Composites: Processing, Room Temperature Properties, and Expansion Behaviour at Low Temperatures". In Clark, A. F.; Reed, Richard; Hartwig, Gunther. Nonmetallic Materials and Composites at Low Temperatures. Cryogenic Materials (CRYMS). Springer Science & Business Media. pp. 245–266 : 245. doi:10.1007/978-1-4615-7522-1_16. ISBN 9781461575221. Retrieved 7 September 2017.
  3. Lewandowska-Szumieł, M; Komender, J; Gorecki, A; Kowalski, M (1997). "Fixation of carbon fibre-reinforced carbon composite implanted into bone". Journal of Materials Science Materials in Medicine. 8 (8): 485–488. doi:10.1023/A:1018526226382. ISSN 0957-4530.
  4. LALIT M MANOCHA (24 April 2003). "High performance carbon–carbon composites" (PDF). Sadhana. 28: 349–358. Retrieved 2014-06-28.

منابعویرایش

<references group="" responsive="">

پیوند به بیرونویرایش


خطای یادکرد: خطای یادکرد: برچسب <ref> برای گروهی به نام «n» وجود دارد، اما برچسب <references group="n"/> متناظر پیدا نشد. ().