کامپوزیت های کربن و سرامیک چیست؟

با افزایش تقاضا در زمینه تولید تجهیزات پیشرفته، کامپوزیت های کربن-سرامیک به طور فزاینده ای به عنوان مواد امیدوارکننده برای نسل بعدی سیستم های اصطکاک با کارایی بالا و اجزای ساختاری با دمای بالا در نظر گرفته می شوند. بنابراین کامپوزیت های کربن-سرامیک چیست؟ اساساً کامپوزیت های کربن-سرامیک ساختار کامپوزیت چند فازی کربن-سرامیک هستند که توسطکربن سیلیکونفازهای سرامیکی به ماتریس کربن تقویت شده با فیبر کربن از طریق رسوب بخار شیمیایی یا تف جوشی واکنش فاز مایع.

این ماده کامپوزیتی چگالی کم، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر شوک حرارتی مواد کربنی را حفظ می‌کند، در حالی که به نقاط ضعف مواد کربنی خالص مانند مقاومت در برابر اکسیداسیون ضعیف و مقاومت در برابر سایش ناکافی می‌پردازد. بنابراین در شرایط کاری شدید مانند اصطکاک دمای بالا، بار زیاد و چرخه کاری با فرکانس بالا، عمر طولانی‌تر و عملکرد پایدارتری از خود نشان می‌دهد.

مزایای کامپوزیت های کربن-سرامیک

1. عملکرد مکانیکی برتر برای استحکام بالا، چقرمگی بالا و مدول الاستیک بالا.

2. مقاومت عالی در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون

3. عملکرد سبک وزن، چگالی کامپوزیت های کربن-سرامیک در حدود 1.8-2.2g/cm³ است.

4. خواص اصطکاکی پایدار حتی در شرایط مرطوب، ضریب اصطکاک آنها تقریبا 0.30-0.45 است.

5. مقاومت در برابر خوردگی فوق العاده در برابر اسیدها، قلیاها، نمک ها و سایر مواد شیمیایی.

کاربرد کامپوزیت های کربن-سرامیک

برای مدت طولانی، استفاده از مواد کربن سرامیک عمدتاً در سناریوهای پیشرفته مانند هوافضا و سیستم های ترمز مسابقه متمرکز شده است. قیمت بالا، فرآیندهای تولید پیچیده و ظرفیت تولید محدود آنها را برای نفوذ به بازار صنعتی در مقیاس بزرگ‌تر دشوار کرده است. با این حال، با بهبود مستمر قابلیت‌های تولید داخلی پیشرفته و کنترل هزینه، این ماده از آزمایشگاه به حوزه صنعتی در حال حرکت است و به طور گسترده در تجهیزات حمل‌ونقل، انرژی‌های نو، نیمه‌رساناها و سایر زمینه‌های صنعتی استفاده می‌شود.

1. در مقایسه با دیسک‌های ترمز فلزی سنتی، مواد کربن سرامیکی در همان استحکام وزن کاهش قابل‌توجهی دارند، در حالی که دارای ظرفیت گرمایی بالاتر و مقاومت بهتر در برابر محو شدن حرارتی هستند. آنها هنوز هم می توانند ضریب اصطکاک پایدار را تحت شرایط ترمز با سرعت بالا و استارت-ایست مکرر حفظ کنند. این اثر سوار شده از سبک وزن و قابلیت اطمینان بالا می سازدcدیسک های ترمز سرامیکی آربنیک انتخاب ایده آل برای سیستم های حمل و نقل ریلی و بازار خودرو که صرفه جویی در انرژی، کاهش مصرف و ایمنی عملیاتی را دنبال می کنند.

2. در فرآیند کشیدن کریستال فتوولتائیک و عملیات حرارتی، اجزای ساختاری میدان حرارتی نیاز به کار در محیط‌های با دمای بالا برای مدت طولانی دارند، که نیازهای بسیار بالایی برای مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی و پایداری ابعادی دارند. اگرچه مواد گرافیتی سنتی ظرفیت مقاومت در برابر دمای معینی دارند، اما دارای تنگناهایی در استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا هستند. مواد کربن سرامیک با عملکرد بهتر خود، عمر مفید تجهیزات را افزایش می دهند، فرکانس تعویض را کاهش می دهند و به تدریج به جهت ارتقاء تجهیزات میدان حرارتی پیشرفته تبدیل شده اند.

3. میدان نیمه هادی یکی دیگر از بازارهای معمولی با موانع بالا است. تعداد زیادی از اجزای ساختاری با خلوص بالا، مقاوم در برابر درجه حرارت بالا و کم آلودگی و مواد ظرف در پیوندهای رشد کریستال، اپیتاکسی و عملیات حرارتی در دمای بالا مورد نیاز است. کامپوزیت های کربن سرامیک مزایای منحصر به فردی در پایداری حرارتی و استحکام مکانیکی دارند و می توانند برایبوته هاو اجزای مرتبط با دمای بالا