Verstärkten Kohlenstoff-Kohlenstoff-

Kohlefaserverstärktem Kohlenstoff ist ein Verbundwerkstoff aus Kohlenstofffaserverstärkung in einer Matrix aus Graphit. Es war für die Bugspitzen von Interkontinentalraketen entwickelt und wird am häufigsten als das Material für die Bugnase und Flügelvorderkanten des Space Shuttle Orbiter bekannt. Es hat sich in den Bremssystemen der Formel Eins-Rennwagen seit 1976 verwendet worden sind; Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bremsscheiben und -beläge sind eine Standardkomponente der Formel Eins-Bremssysteme.

Kohlenstoff-Kohlenstoff wird auf Strukturanwendungen gut geeignet, bei hohen Temperaturen, oder bei denen Temperaturwechselbeständigkeit und / oder einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten erforderlich. Während es weniger spröde als viele andere Keramiken ist, fehlt es an Schlagfestigkeit; Space Shuttle Columbia wurde im atmosphärischen Wiedereintritt zerstört, nachdem einer seiner RCC Platten wurde durch die Auswirkungen der ein Stück Schaumisolierung aus dem Space Shuttle Außentank aufgebrochen. Dieser Totalausfall war zum Teil auf original Shuttle-Design-Anforderungen, die die Wahrscheinlichkeit eines solchen Gewalteinwirkung nicht berücksichtigen wollte.

Herstellung

Das Material wird in drei Phasen:

Zuerst Material wird in seiner beabsichtigten endgültigen Form, mit Kohlefaden und / oder ein Tuch durch ein organisches Bindemittel umgeben, wie Kunststoff oder Steigung gelegt. Oft wird Koks oder ein anderes feines Kohlenstoffaggregat dem Bindemittelgemisch zugegeben.

Zweitens ist das Auflegen beheizt, so daß die Pyrolyse verwandelt das Bindemittel zu relativ reinen Kohlenstoff. Das Bindemittel an Volumen verliert in den Prozess, so dass Hohlräume zu bilden; die Zugabe von Zuschlag verringert dieses Problem, aber beseitigt diese nicht.

Drittens werden die Hohlräume allmählich indem ein Kohlenstoff bildendes Gas, wie Acetylen durch das Material bei einer hohen Temperatur, im Laufe von mehreren Tagen gefüllt. Diese lange Wärmebehandlungsverfahren ermöglicht auch die Kohlenstoff-zu größeren Graphitkristalle bilden, und ist der Hauptgrund für die hohen Kosten des Materials, von mehr als $ 100.000 pro Panel. Die grauen "Kohlenstoff-Kohlenstoff-Keramik" Fliesen entlang der Raumfähre Bugnase Kosten NASA 100,000 $ / qm in der Herstellung.

C / C ist ein im wesentlichen hartem Material, das eine hohe Beständigkeit gegen thermische Ausdehnung, Temperaturgradienten und Temperaturwechsel, vorgenommen werden können, je nachdem wie das Fasergerüst ist und die Qualität / Dichte des Matrix-Füller gelegt.

Mechanische Eigenschaften

Die Stärke der Kohlenstoff-Kohlenstoff mit unidirektionalen Verstärkungsfasern von bis zu 700 MPa. Kohlenstoff-Kohlenstoff-Materialien behalten ihre Eigenschaften über 2000 ° C. Diese Temperatur kann mit Hilfe von Schutzschichten zur Verhinderung der Oxidation überschritten werden. Das Material hat eine Dichte zwischen 1,6 bis 1,98 g / cm.

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Kohlefaserverstärkten Siliziumcarbid ist eine Entwicklung von reinen Kohlenstoff-Kohlenstoff und kann bei Kraftfahrzeuganwendungen, wie beispielsweise Komponenten von Bremssystemen auf Hochleistungsstraßenfahrzeugen, nämlich der Bremsscheibe und Bremsbeläge verwendet werden. C / SiC verwendet Siliciumcarbid mit Kohlenstofffaser, und diese Verbindung wird angenommen, dass haltbarer als reines Kohlenstoff-Kohlenstoff.

Anwendungen zunächst waren die Mercedes-Benz C215 Coupe F1 Edition und sind Standardausrüstung auf dem Bugatti Veyron und bestimmte aktuelle Bentleys, Ferraris, Porsches, Corvette ZR1, ZO6 und Lamborghinis. Sie werden auch als "optionales Upgrade" auf bestimmte Hochleistungs Audi Autos, einschließlich der D3 S8, B7 RS4, S6 und RS6 C6 und der R8 angeboten.

Carbon-Bremsen wurden für Verkehrsflugzeuge in den 1980er Jahren weit verbreitet.

Eine verwandte nichtkeramischen Kohlenstoff-Verbundmaterial mit Anwendungen in High-Tech-Rennautomotive ist die carbotanium Carbon-Titan-Verbundwerkstoff in den Zonda R und Huayra Supersportwagen des italienischen Automobil Firma Pagani gemacht verwendet.

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