26. Пироуглеродная матрица. Технологические и структурные особенности пироуглерода.

+27

Особенностью пироуглеродной матрицы является сильно выраженная анизотропия физико-механических свойств в слоистых глобулярных структурах по направлениям параллельными и перпендикулярным плоскости осаждения. Особенно это существенно для прочности на сжатие и КЛТР. В направлениях параллельных плоскости осаждения прочность на сжатие в 3-5 раз ниже, а КЛТР на порядок выше чем в перпендикулярном направлении.

26. Установка для газофазного осаждения пироуглерода.

Установка для газофазного осаждения.

Установка состоит из реактора, станции управления, системы подачи природного газа, системы вакуумирования, водоохлаждающей системы и силового электрооборудования.

Заготовка - углеродный каркас - устанавливается на графитовые нагреватели, зажатые

между тоководами. После вакуумирования камеры в реактор подают природный газ. Нагрев осуществляется прямым пропусканием тока через нагреватель, контроль температуры -подвижными хром-алюминиевыми термопарами, размещенными в кварцевых чехлах. В начале процесса термопара устанавливается спаем у поверхности нагревателя и в ходе процесса перемещается. При принятой схеме уплотнения пироуглеродом фронт пиролиза смещается вместе с термопарой от центра заготовки к периферии по мере разогрева элементарных слоев или волокон до температуры разложения природного газа. При газофазном охлаждении пироуглерода критерием установившегося технологического процесса и достаточно надежным параметром оптимизации функции управления (процесса) является одна из основных

характеристик пироуглеродного материала - плотность.

26. Особенности комбинированных матриц при формировании и уплотнении уукм.

Формирование УУКМ связано, обычно, с наполнением жесткого каркаса углеродных волокон углеродной матрицей. Заполнение каркаса углерод-коксовой матрицей может проводиться, например, путем карбонизации под давлением. Пироуглеродную матрицу получают газофазным осаждением, но тот или иной метод имеет свои плюсы и не лишен и недостатков (невысокие прочностные свойства матрицы при жидкофазном методе, большие энергозатраты при газофазном методе и др.). Поэтому часто применяют так называемый комбинированный или комплексный метод формирования углеродной матрицы, который сочетает в той или иной последовательности пропитку пеком (смолой) с последующей карбонизацией и уплотнение (доуплотнение) пироуглеродом из газовой фазы. Таким образом УУКМ состоит, как правило, из углеродных волокон, пироуглерода и углерод-кокса.

Наряду с доуплотнением, для повышения стойкости к окислению, термостойкостью и т.д.

УУКМ часто подвергают графитации. Для этого используют термообработку в диапазоне

температур 2000-3000°С.Морфология углеродной матрицы после графитации зависит от конкретной температуры термообработки. Углерод, сформировавшийся при температуре 2000 °C имеет склонность образовывать смешанные квазикристаллические структуры. Для него характерно отсутствие последовательности в размещении кристаллов, слои графита непараллельны, разорваны, перемешаны. Расстояние между базовыми (основными) плоскостями, характеризующее степень упорядоченности углеродной матрицы относительно велико: 3.44 ангстрема. Процесс тепловой обработки при 3000 °C состоит в превращении неупорядоченного материала, содержащего дефекты основных или базовых плоскостей, в материал, состоящий из основных плоскостей, свободных от дефектов. Это превращение сопровождается уменьшением расстояния м/у основными плоскостями до величины, близкой к расстоянию между основными плоскостями в одиночном кристалле графита (3.35 ангстрема). Происходит уплотнение материала и изменение его свойств -материал приобретает высокую электрическую проводимость и теплопроводность.