Усиленный углерод -углерод

Кусочки усиленного углеродного углерода, включая панель, удаленную из крыла космического челнока *Atlantis* , ^{[ 1 ]} Показывая хрупкая неудача C /C из -за воздействия пены, воспроизводив возможное событие во время *Columbia* финального запуска .

Углеродный волокно ^{[ n 1 ]} ( CFRC ^{[ 4 ]}), Углерод -углерод ( C/C. ^{[ 2 ]}), или усиленный углерод -углерод ( RCC ) это композитный материал, состоящий из армирования углеродного волокна в матрице графита . Он был разработан для повторных транспортных средств межконтинентальных баллистических ракет и наиболее широко известен как материал для носового конуса и крыла, ведущих края космического шаттла . Углеродные тормозные диски и тормозные колодки были стандартным компонентом тормозных систем гоночных автомобилей Формулы -1 с конца 1970-х годов; Первый год углеродные тормоза были замечены на автомобиле Формулы -1, был 1976 год.

Углерод-углерод хорошо подходит для структурных применений при высоких температурах или где сопротивление теплового удара и/или низкий коэффициент теплового расширения требуется . Хотя он менее хрупкий, чем многие другие керамики, ей не хватает воздействия; Космический шаттл Колумбия была уничтожена во время повторного входа в атмосфер после того, как одна из его панелей RCC была сломана воздействием кусочка изоляции пены полиуретана , которая оторвалась от внешнего бака космического челнока .

Производство

Материал сделан на три этапа: ^{[ 5 ]}

Во -первых, материал заложен в его предполагаемой окончательной форме, с углеродной нитикой и/или тканью, окруженными органическим связующим, таким как пластик или высота . Часто кока -колу или какой -либо другой тонкий углеродный заполнитель добавляется в смесь связующего.

Во-вторых, прокладка нагревается, так что пиролиз трансформирует связующее в относительно чистый углерод. Переплет теряет объем в процессе, вызывая пустоты для формирования; Добавление заполнителя уменьшает эту проблему, но не устраняет ее.

В-третьих, пустоты постепенно заполняются, вынуждая углеродистый газ, такой как ацетилен через материал при высокой температуре, в течение нескольких дней. Этот длинный процесс термической обработки также позволяет углероду образоваться в более крупные графитовые кристаллы и является основной причиной высокой стоимости материала. Серые панели "усиленного углерода -углеродного (RCC)" на панелях Space Shuttle ведущие края и носовой конус стоимостью НАСА 100 000 долл. США/кв. Футов для производства, ^{[ нужно разъяснения ]} Хотя большая часть этой стоимости была результатом передовой геометрии и затрат на исследования, связанных с панелями. Этот этап также может включать производство готового продукта. ^{[ 5 ]}

C/C - это твердый материал, который можно сделать с высокой устойчивостью к термическому расширению, градиентам температуры и термическому циклу, в зависимости от того, как укладывается каркас волокна и качество/плотность матричного наполнителя. Углеродные материалы сохраняют свои свойства выше 2000 ° C. Эта температура может быть превышена с помощью защитных покрытий для предотвращения окисления. ^{[ 6 ]} Материал имеет плотность от 1,6 до 1,98 г/см ³. ^{[ 7 ]}

Подобные продукты

Углеродный волокно-армированный карбид кремния ( C/SIC ) представляет собой развитие чистоуглеродистого углерода, которое использует карбид кремниевого карбида с углеродным волокном . Это немного плотнее, чем чистый углерод-углерод и мысли ^{[ кем? ]} быть более долговечным.

Его можно использовать в тормозных дисках и тормозных площадках высокопроизводительных дорожных автомобилей. Первым автомобилем, который он использовал, была издание Mercedes-Benz C215 Coupe F1. ^{[ 8 ]} Это стандартно для Bugatti Veyron и многих Bentleys , Ferraris , Lamborghinis , Porsches и Corvette Zr1 и Z06 . Они также предлагаются в качестве дополнительного обновления на определенных ^{[ который? ]} Высокая производительность ^{[ нужно разъяснения ]} Автомобили Audi , включая D3 S8 , B7 RS4 , C6 S6 и RS6 и R8 . Материал не используется в формуле 1 из -за ее веса.

Углеродные тормоза стали широко доступны для коммерческих самолетов в 1980 -х годах, ^{[ 9 ]} Впервые использовался на Concorde Supersonic Transport .

Связанный нецерамический углеродный композит с применением высокотехнологичных гоночных автомобилей-это композит из углерод-титана карботана , используемый в суперкарах Zonda R и Huayra Supercars, изготовленных итальянской компанией Motorcar Pagani .

Сноски

^ По -разному дефис "Углеродный углеродный волокно", углерод », ^{[ 2 ]} «Углеродный углерод, углеродный углерод», ^{[ 3 ]} или «углеродное волокно, углерод»; ^{[ 4 ]} в то время как «углеродное волокно» также написано «углеродным волокном».

Ссылки

^ На переднем крае
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Kochendörfer, Richard (2009-09-28) [2001]. Сингх, MrityUnjay; Джессен, Тодд (ред.). «Композиты керамической матрицы - от пространства к земле: переход от прототипа к серийному производству» . Керамическая инженерная и научная труда . 22 (3: 25 -я ежегодная конференция по композитам, продвинутой керамике, материалам и конструкциям - а). John Wiley & Sons: 11–22: 11. DOI : 10.1002/9780470294680.CH2 . ISBN 9780470295144 Полем ISSN 0196-6219 . Получено 7 сентября 2017 года .
^ Фриц, W.; Hüttner, W.; Hartwig, G. (2012-12-06) [1979]. «Углеродные углеродные композиты: обработка, свойства комнатной температуры и поведение расширения при низких температурах» . В Кларке, AF; Рид, Ричард; Хартвиг, Гюнтер (ред.). Неметаллические материалы и композиты при низких температурах . Криогенные материалы (криммы). Springer Science & Business Media. С. 245–266: 245. DOI : 10.1007/978-1-4615-7522-1_16 . ISBN 9781461575221 Полем Получено 7 сентября 2017 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Lewandowska-Szumieł, M; Komender, J; Горецки, а; Kowalski, M (1997). «Фиксация углеродного волокно-армированного углеродного композита имплантирована в кость». Журнал материаловедения: материалы в медицине . 8 (8): 485–488. doi : 10.1023/a: 1018526226382 . ISSN 0957-4530 . PMID 15348714 . S2CID 26258090 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} «Свойства углеродного волокна» (PDF) . Рочестерский технологический институт Edge (Руководство по проектированию и окружающую среду) . Май 2004 г. Получено 30 января 2019 года .
^ Свойства материала Данные: углерод
^ Лалит М Маноча (24 апреля 2003 г.). «Высокоэффективные углеродные композиты» (PDF) . Садхана . 28 (1–2): 349–358. doi : 10.1007/bf02717143 . S2CID 123705345 . Получено 2014-06-28 .
^ 2000 Mercedes-Benz CL55 AMG F1
^ Boeing: эксплуатационные преимущества углеродных тормозов

Внешние ссылки

Углеродные тормоза для Concorde

[5] По -разному дефис "Углеродный углеродный волокно", углерод », ^{[ 2 ]} «Углеродный углерод, углеродный углерод», ^{[ 3 ]} или «углеродное волокно, углерод»; ^{[ 4 ]} в то время как «углеродное волокно» также написано «углеродным волокном».

[1] На переднем крае

[Kochendörfer-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Kochendörfer, Richard (2009-09-28) [2001]. Сингх, MrityUnjay; Джессен, Тодд (ред.). «Композиты керамической матрицы - от пространства к земле: переход от прототипа к серийному производству» . Керамическая инженерная и научная труда . 22 (3: 25 -я ежегодная конференция по композитам, продвинутой керамике, материалам и конструкциям - а). John Wiley & Sons: 11–22: 11. DOI : 10.1002/9780470294680.CH2 . ISBN 9780470295144 Полем ISSN 0196-6219 . Получено 7 сентября 2017 года .

[3] Фриц, W.; Hüttner, W.; Hartwig, G. (2012-12-06) [1979]. «Углеродные углеродные композиты: обработка, свойства комнатной температуры и поведение расширения при низких температурах» . В Кларке, AF; Рид, Ричард; Хартвиг, Гюнтер (ред.). Неметаллические материалы и композиты при низких температурах . Криогенные материалы (криммы). Springer Science & Business Media. С. 245–266: 245. DOI : 10.1007/978-1-4615-7522-1_16 . ISBN 9781461575221 Полем Получено 7 сентября 2017 года .

[Lewandowska-4] Jump up to: ^а ^{беременный} Lewandowska-Szumieł, M; Komender, J; Горецки, а; Kowalski, M (1997). «Фиксация углеродного волокно-армированного углеродного композита имплантирована в кость». Журнал материаловедения: материалы в медицине . 8 (8): 485–488. doi : 10.1023/a: 1018526226382 . ISSN 0957-4530 . PMID 15348714 . S2CID 26258090 .

[:0-6] Jump up to: ^а ^{беременный} «Свойства углеродного волокна» (PDF) . Рочестерский технологический институт Edge (Руководство по проектированию и окружающую среду) . Май 2004 г. Получено 30 января 2019 года .

[7] Свойства материала Данные: углерод

[ias-8] Лалит М Маноча (24 апреля 2003 г.). «Высокоэффективные углеродные композиты» (PDF) . Садхана . 28 (1–2): 349–358. doi : 10.1007/bf02717143 . S2CID 123705345 . Получено 2014-06-28 .

[9] 2000 Mercedes-Benz CL55 AMG F1

[10] Boeing: эксплуатационные преимущества углеродных тормозов

[ 1 ]

[ n 1 ]

[ 4 ]

[ 2 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 3 ]