MATECH ultra yuqori zichlikdagi uglerod/uglerodli kompozit materiallarni ishlab chiqdi.
MATECHning so'nggi e'loniga ko'ra, kompaniya ultra yuqori zichlikdagi uglerod tolasi bilan mustahkamlangan uglerod asosidagi (C/C) kompozitlarni muvaffaqiyatli ishlab chiqdi. Ushbu ilg'or texnologiya C / C kompozitlarining ablativ va oksidlanish qarshiligini mavjud C / C materiallariga nisbatan 20 barobar oshiradi, bu ularni yuqori tezlikda raketalar va ballistik qayta kirish burun konuslari va etakchi qirralar kabi talab qilinadigan ilovalar uchun mos qiladi.
MATECH ushbu patentlangan ishlab chiqish loyihasini 2024-yil 23-yanvarda Florida, AQShning Sent-Agustin shahrida boʻlib oʻtgan 47-Kompozit materiallar, materiallar va tuzilmalar (CMS) konferensiyasida rasman namoyish etadi. MATECHning Field-Assisted Sintering Technology (FAST) misli ko'rilmagan yuqori zichlikka ega bo'lgan zich C / C kompozitlarini ishlab chiqarish.
Ushbu yangi jarayonni qo'llash orqali MATECH C/C kompozitlari uchun 2,20 g / sm3 dan ortiq massa zichligiga erishdi, bu grafitning mutlaq nazariy zichligiga (2,26 g / sm3) juda yaqin. Bundan tashqari, sinish paytida tolaning sezilarli darajada tortilishi kuzatildi. FAST uglerod-uglerod kompozitlari yuqori tezlikda uchuvchi raketalarning burun konuslari va etakchi qirralariga osongina uzaytirilishi mumkin. Bundan tashqari, jarayon xavfsiz, tejamkor va nisbatan sodda. Ushbu patentlangan texnologiya (AQSh Patentlari 10464849 va 10774007) MATECHning SiC/SiC va C/SiC CMClarini tez zichlashtirish bo'yicha oldingi ishlarini kengaytiradi.
Yuqori zichlikdagi C/C kompozitlari dastlab 1960 va 1970 yillarda ballistik qayta kirish burun konuslari uchun ishlatilgan. Issiq izostatik presslash va emdirish karbonizatsiya jarayonlari natijasida olingan yuqori zichlikdagi uglerod zich monolit grafitni almashtirdi. Biroq, bu jarayonlar ma'lum xavflar, yuqori xarajatlar va texnik qiyinchiliklar bilan bog'liq edi. Bundan tashqari, avvalgi jarayonlar odatda maksimal massa zichligi 1,95 g / sm3 bo'lgan C / C kompozitlarini ishlab chiqardi va boshqa hech qanday jarayon uglerod-uglerod kompozitlarining zichligini sezilarli darajada oshirmadi.
Yuqori zichlikdagi kompozitsion uchun patentlangan texnologiya
Bosh ofisi Kaliforniyada (AQSh) joylashgan MATECH 1989 yilda doktor Ed Pope tomonidan tashkil etilgan. Papaning so'zlariga ko'ra, kompaniya yanada samarali turbinali dvigatellar uchun 2700 daraja F Ceramic Matrix Composites (CMCs) ni rivojlantirish ustida ishlamoqda. Biroq, asosiy yondashuv 40-50% zichlikdagi CMC'lardan boshlangan va Field-Assisted Sintering Technology (FAST) dan foydalanilgan, natijada zichlik 100% dan uzoqroq va tolaning shikastlanishi tufayli yomon ishlashga olib keladi. Shu sababli, kompaniya boshidanoq preformlar bilan zichlashtirish zarurligini anglab, g'ovaklikni 7-10% gacha kamaytirishga erishdi. Keyinchalik MATECH 10 daqiqadan kamroq vaqt ichida 99,9% gacha bo'lgan zichlikdagi SiC/SiC ga erishish qobiliyatini, shuningdek, CMClarning kerakli kuchi va mustahkamligini namoyish etdi.
MATECHning patentlangan jarayoni (yuqorida) standart Field-Assisted Sintering Technology (FAST) uskunasidan (pastki) foydalanadi, u qoliplar orqali CMC qismlariga impulsli oqim va bosimni qo'llaydi, Joule isitish orqali materialning reaktivligi va haroratini oshiradi.
Ushbu jarayonning samaradorligini ko'rsatish uchun MATECH disklar va to'rtburchaklar plitalar kabi oddiy geometriyalardan boshlandi. Rasmda ko'rsatilgan aerokosmik dvigatelning qo'sh qanoti kabi murakkabroq geometriyalar, dastlab Prepreg-Integrated Pressure (PIP) uchun mo'ljallangan, lekin FAST zich komponentlarini yaratish uchun ishlatilmagan grafit asboblari yordamida FAST qoliplarida ishlab chiqarilishi mumkin. Qismlarni shakllantirish uchun FAST jarayon vaqti, bosim va harorat tekis geometriyalarniki bilan bir xil. Ushbu tadqiqot asosida Papa ikkita patent oldi: biri 2019 yilda jarayon uchun, ikkinchisi esa 2020 yilda material tarkibi uchun.
MATECH-ning SiC/SiC va C/SiC CMC-larini zichlashtirish 30 dan 100 megapaskalgacha bo'lgan bosimlardan foydalanadi. Bu FAST ishlov berishda qo'llaniladigan odatiy diapazon bo'lib, joriy darajalar namuna o'lchamiga qarab 2500 dan 10,000 ampergacha o'zgarib turadi. Biroq, oqim nisbatan qisqa portlashlarda to'plangan bo'lib, uni an'anaviy issiq presslash usullaridan ko'ra samaraliroq qiladi. Bundan tashqari, issiqlik tashqi tomondan emas, balki materialning ichida ishlab chiqariladi. Oqim va mog'or bosimini qo'llash orqali issiqlik energiyasi samarali ravishda ko'tariladi, shu bilan birga tebranish energiyasini kiritadi va materialni yanada reaktiv qiladi.