Các thành phần sợi carbon sẽ biến dạng tăng cường ly hợp ở nhiệt độ cao?

Vật liệu composite sợi carbon đã trở thành đại diện của các vật liệu cao cấp trong các lĩnh vực ô tô, hàng không vũ trụ, v.v ... do các đặc tính nhẹ và có độ bền cao của chúng. Là một thành phần chính trong Booster ly hợp , sự ổn định nhiệt của các thành phần sợi carbon của nó đã thu hút nhiều sự chú ý: liệu các vật liệu đó có biến dạng và thất bại trong điều kiện nhiệt độ cao không?

1. Ưu điểm vốn có và ngưỡng nhiệt độ của vật liệu sợi carbon
Sợi carbon được làm bằng polyacrylonitril (PAN) và tạo thành cấu trúc tinh thể than chì sau khi xử lý cacbon hóa nhiệt độ cao. Độ bền kéo trục của nó có thể đạt hơn 5 lần so với thép, trong khi mật độ của nó chỉ là 1/4 của thép. Tuy nhiên, độ ổn định nhiệt của nó phụ thuộc vào hiệu suất của ma trận nhựa. Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh ma trận nhựa epoxy phổ biến (TG) là khoảng 120-180. Khi vượt quá nhiệt độ này, nhựa sẽ làm mềm và độ cứng vật liệu sẽ giảm.
Các thành phần sợi carbon được sử dụng trong bộ tăng cường ly hợp thường sử dụng các loại nhựa biến đổi nhiệt độ cao (như bismaleimide hoặc polyimide) để tăng TG lên trên 250. Đồng thời, nhiệt độ phân hủy nhiệt của sợi carbon cao tới 3000, có nghĩa là trong điều kiện làm việc bình thường (nhiệt độ hệ thống ly hợp thường là ≤200), cấu trúc vật liệu về cơ bản sẽ không bị hỏng.
2. Xác minh hiệu suất trong điều kiện khắc nghiệt
Để mô phỏng các điều kiện làm việc thực tế, chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm nhiệt có hệ thống trên các thành phần sợi carbon tăng cường ly hợp:
Tác động nhiệt độ cao ngắn hạn: Trong môi trường 250 trong 30 phút, tốc độ thay đổi kích thước thành phần là <0,05%, thấp hơn nhiều so với 0,12% hợp kim nhôm;
Kiểm tra chu kỳ nhiệt: Sau 1000 chu kỳ từ -40 đến 200, tốc độ duy trì cường độ cắt xen kẽ vật liệu là> 92%;
Kiểm tra tải động: Áp dụng mô -men xoắn 200N · m ở 180, biến dạng của các thành phần sợi carbon chỉ là 1/3 của các bộ phận thép truyền thống.
Dữ liệu cho thấy rằng thông qua sửa đổi ma trận nhựa và tối ưu hóa lớp sợi (chẳng hạn như lớp phủ trực giao 0 °/90 °), khả năng chống leo của các thành phần sợi carbon ở nhiệt độ cao tốt hơn đáng kể so với vật liệu kim loại. Bí mật là độ dẫn nhiệt cao của sợi carbon (độ dẫn nhiệt dọc trục lên tới 800 W/m · k) có thể nhanh chóng phân tán các điểm nóng cục bộ, trong khi độ bền của nhựa đệm cho nồng độ của ứng suất nhiệt.
3. Nâng cấp công nghệ vượt qua những hạn chế truyền thống
Đối với các kịch bản sử dụng cực độ (như bán ly xe thường xuyên của xe đua hoặc môi trường nhiệt độ cao trong sa mạc), bộ tăng cường ly hợp tăng cường hơn nữa sự ổn định nhiệt thông qua ba công nghệ:
Lớp phủ nano-g bệnh: phun lớp phủ composite al₂o₃-sic 50μm trên bề mặt của thành phần để tăng giới hạn nhiệt độ trên của bề mặt lên 400;
Tối ưu hóa quá trình chuẩn bị: Sử dụng công nghệ RTM RTM áp suất cao (đúc nhựa) để kiểm soát độ xốp dưới 0,3% và giảm nguy cơ phân tách giao diện ở nhiệt độ cao;
Giám sát nhiệt độ thông minh: Cảm biến sợi quang tích hợp giám sát nhiệt độ thành phần theo thời gian thực và tự động điều chỉnh chiến lược tham gia ly hợp khi nó tiếp cận giá trị tới hạn.