Jakie są kompozyty węglowo-ceramiczne?

W obliczu rosnącego zapotrzebowania w dziedzinie produkcji najnowocześniejszych urządzeń, kompozyty węglowo-ceramiczne są coraz częściej uważane za obiecujące materiały nowej generacji wysokowydajnych układów ciernych i wysokotemperaturowych elementów konstrukcyjnych. Czym zatem są kompozyty węglowo-ceramiczne? Zasadniczo kompozyty węglowo-ceramiczne są wielofazową strukturą kompozytową węglowo-ceramiczną, utworzoną przezwęgiel krzemowyfazy ceramiczne do matrycy węglowej wzmocnionej włóknem węglowym poprzez chemiczne osadzanie z fazy gazowej lub spiekanie w fazie ciekłej.

Ten materiał kompozytowy zachowuje niską gęstość, odporność na wysoką temperaturę i odporność na szok termiczny materiałów węglowych, jednocześnie eliminując słabości materiałów z czystego węgla, takie jak słaba odporność na utlenianie i niewystarczająca odporność na zużycie. Dlatego wykazuje dłuższą żywotność i bardziej stabilną pracę w ekstremalnych warunkach pracy, takich jak tarcie w wysokiej temperaturze, duże obciążenie i cykle robocze o wysokiej częstotliwości.

Zalety kompozytów węglowo-ceramicznych

1. Doskonałe właściwości mechaniczne dzięki wysokiej wytrzymałości, wysokiej wytrzymałości i wysokiemu modułowi sprężystości.

2. Doskonała odporność na wysoką temperaturę, odporność na szok termiczny i odporność na utlenianie

3. Lekka wydajność, gęstość kompozytów węglowo-ceramicznych wynosi około 1,8-2,2 g/cm3.

4. Stabilne właściwości cierne nawet w wilgotnych warunkach, ich współczynnik tarcia wynosi około 0,30-0,45.

5. Doskonała odporność na korozję na kwasy, zasady, sole i inne substancje chemiczne.

Zastosowanie kompozytów węglowo-ceramicznych

Przez długi czas zastosowanie materiałów węglowo-ceramicznych koncentrowało się głównie w zastosowaniach z najwyższej półki, takich jak układy hamulcowe w lotnictwie i kosmonautyce oraz w wyścigach. Wysoka cena, złożone procesy produkcyjne i ograniczone moce produkcyjne utrudniają im penetrację rynku przemysłowego na większą skalę. Jednak wraz z ciągłym doskonaleniem krajowych możliwości produkcji wysokiej klasy i kontroli kosztów, materiał ten przenosi się z laboratorium do zastosowań przemysłowych i jest szeroko stosowany w sprzęcie transportowym, nowej energii, półprzewodnikach i innych dziedzinach przemysłu.

1. W porównaniu z tradycyjnymi metalowymi tarczami hamulcowymi, materiały węglowo-ceramiczne mają znacznie zmniejszoną wagę przy tej samej wytrzymałości, a jednocześnie posiadają wyższą pojemność cieplną i lepszą odporność na blaknięcie termiczne. Mogą nadal utrzymywać stabilny współczynnik tarcia w warunkach hamowania z dużą prędkością i częstego start-stop. Ten nałożony efekt lekkości i wysokiej niezawodności sprawia, żecTarcze hamulcowe z ceramiki arbonowejidealny wybór dla systemów transportu kolejowego i rynku motoryzacyjnego, które dążą do oszczędzania energii, redukcji zużycia i bezpieczeństwa operacyjnego.

2. W procesie wyciągania kryształów fotowoltaicznych i obróbki cieplnej elementy konstrukcyjne pola termicznego muszą pracować przez długi czas w środowiskach o wysokiej temperaturze, które mają niezwykle wysokie wymagania dotyczące odporności na wysoką temperaturę, odporności na szok termiczny i stabilności wymiarowej. Chociaż tradycyjne materiały grafitowe mają pewną odporność na temperaturę, mają wąskie gardła w zakresie wytrzymałości mechanicznej i odporności na utlenianie w wysokiej temperaturze. Materiały węglowo-ceramiczne, dzięki swoim lepszym parametrom, wydłużają żywotność sprzętu, zmniejszają częstotliwość wymiany i stopniowo stają się kierunkiem modernizacji wysokiej klasy sprzętu termicznego.

3. Kolejnym typowym rynkiem o wysokiej barierowości jest sektor półprzewodników. W ogniwach wzrostu kryształów, epitaksji i obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze wymagana jest duża liczba elementów konstrukcyjnych i materiałów o wysokiej czystości, odpornych na wysoką temperaturę i o niskim poziomie zanieczyszczeń oraz materiałów pojemnikowych. Kompozyty węglowo-ceramiczne mają wyjątkowe zalety w zakresie stabilności termicznej i wytrzymałości mechanicznej i mogą być stosowanetyglei powiązane komponenty wysokotemperaturowe.