Cosa sono i compositi carbonio-ceramici？

Data la crescente domanda nel campo della produzione di apparecchiature all’avanguardia, i compositi carbonio-ceramica sono sempre più considerati materiali promettenti per la prossima generazione di sistemi di attrito ad alte prestazioni e componenti strutturali ad alta temperatura. Allora quali sono i compositi carbonio-ceramica? Fondamentalmente, i compositi carbonio-ceramica sono la struttura composita multifase di carbonio-ceramica da cui sono formaticarbonio di siliciofasi ceramiche nella matrice di carbonio rinforzata con fibra di carbonio attraverso la deposizione chimica di vapore o la sinterizzazione con reazione in fase liquida.

Questo materiale composito mantiene la bassa densità, la resistenza alle alte temperature e la resistenza agli shock termici dei materiali in carbonio, affrontando al contempo i punti deboli dei materiali in carbonio puro come la debole resistenza all'ossidazione e l'insufficiente resistenza all'usura. Presenta quindi una durata di servizio più lunga e prestazioni più stabili in condizioni di lavoro estreme come attrito ad alta temperatura, carico elevato e cicli operativi ad alta frequenza.

Vantaggi dei compositi carbonio-ceramici

1. Prestazioni meccaniche superiori per la loro elevata resistenza, elevata tenacità e elevato modulo elastico.

2. Eccellente resistenza alle alte temperature, resistenza agli shock termici e resistenza all'ossidazione

3. Prestazioni leggere, la densità dei compositi carbonio-ceramica è di circa 1,8-2,2 g/cm³.

4. Proprietà di attrito stabili anche in condizioni di bagnato, il loro coefficiente di attrito è di circa 0,30-0,45.

5. Eccellente resistenza alla corrosione ad acidi, alcali, sali e altre sostanze chimiche.

Applicazione di compositi carbonio-ceramici

Per molto tempo, l’applicazione dei materiali carboceramici si è concentrata principalmente in scenari di fascia alta come i sistemi frenanti aerospaziali e da corsa. Il prezzo elevato, i processi produttivi complessi e la capacità produttiva limitata hanno reso difficile la loro penetrazione nel mercato industriale su larga scala. Tuttavia, con il continuo miglioramento della produzione nazionale di fascia alta e delle capacità di controllo dei costi, questo materiale si sta spostando dal laboratorio al campo industriale ed è ampiamente utilizzato nelle attrezzature di trasporto, nelle nuove energie, nei semiconduttori e in altri campi industriali.

1. Rispetto ai tradizionali dischi freno in metallo, i materiali in carbonio ceramico hanno un peso significativamente ridotto a parità di resistenza, pur possedendo una maggiore capacità termica e una migliore resistenza allo sbiadimento termico. Possono comunque mantenere un coefficiente di attrito stabile in condizioni di frenata ad alta velocità e frequenti arresti e arresti. Questo effetto sovrapposto di leggerezza e alta affidabilità rendecdischi freno in ceramica arbonuna scelta ideale per i sistemi di trasporto ferroviario e il mercato automobilistico che perseguono il risparmio energetico, la riduzione dei consumi e la sicurezza operativa.

2. Nel processo di estrazione e trattamento termico dei cristalli fotovoltaici, i componenti strutturali del campo termico devono funzionare a lungo in ambienti ad alta temperatura, che hanno requisiti estremamente elevati di resistenza alle alte temperature, resistenza agli shock termici e stabilità dimensionale. Sebbene i materiali tradizionali in grafite abbiano una certa capacità di resistenza alla temperatura, presentano dei colli di bottiglia in termini di resistenza meccanica e resistenza all'ossidazione ad alta temperatura. I materiali in carbonio ceramico, con le loro migliori prestazioni, prolungano la durata delle apparecchiature, riducono la frequenza di sostituzione e sono gradualmente diventati la direzione di aggiornamento per le apparecchiature di campo termico di fascia alta.

3. Il settore dei semiconduttori è un altro tipico mercato ad alta barriera. Sono necessari un gran numero di componenti strutturali e materiali per contenitori di elevata purezza, resistenti alle alte temperature e a basso inquinamento nei collegamenti della crescita dei cristalli, dell'epitassia e del trattamento termico ad alta temperatura. I compositi carbonio-ceramici presentano vantaggi unici in termini di stabilità termica e resistenza meccanica e possono essere utilizzati percrogiolie relativi componenti ad alta temperatura.