Технология производства композитных изделий

320 Глава 10. Краткие сведения о технологии металлических и углерод-углеродных композитов 2) осаждение из газовой фазы пироуглерода, образующегося при термиче­ ском разложении углеводородов в порах углеволокннстой подложки. Оба способа имеют свои достоинства и недостатки. При создании УУКМ их часто комбинируют для придания композиту необходимых свойств. Процесс карбонизации представляет собой высокотемпературную обра­ ботку изделия из углепластика д о температуры 1073 К и выше в неокисляющей среде (инертный газ, угольная засыпка и т.д.). Цель термообработки - перевод связующего в кокс. В процессе карбонизации происходит термодеструкция матрицы, сопровождающаяся потерей массы усадкой, образованием большого числа пор ~ и снижением вследствие этого физико-механических свойств ком­ позита. Карбонизация проводится чаще всего в ретортных печах сопротивления. Реторта, изготовленная из жаропрочного сплава, предохраняет изделие от окисления кислородом воздуха, а нагревательные элементы - от попадания на них летучих коррозионно-активных продуктов пиролиза связующего, обеспе­ чивая при этом равномерный обогрев реакционного объема печи. Процесс со­ провождается удалением испаряющихся слоисть1Х соединений и газообразных продуктов и образованием твердого кокса, обогащающегося атомами углерода. Температурно-временной режим процесса должен быть подобран так, чтобы обеспечивалось максимальное образование коксового остатка, посколь­ ку механическая прочность карбонизованьюго композита в значительной сте­ пени зависит от количества образовавшегося кокса. При этом скорость нагрева и охлаждения не должна вызывать больших деформаций и растрескивания из­ делия, возникающих в результате неравномерности пирогенных процессов и объемных изменений, которые создают опасные внутренние напряжения. По­ этому, чем больше габариты изделия, тем продолжительнее должен быть про­ цесс карбонизации. Скорость подъема температуры при карбонизации - от не­ скольких градусов до нескольких десятков градусов в час, продолжительность процесса - более 300 часов. Карбонизация заканчивается обычно в интервале температур 1073...1773 К, но при необходимости УУКМ могут нагреваться до более высоких температур, соответствующих температурному интервалу пере­ хода углерода в графит. Свойства УУКМ в значительной мере зависят от вида исходного связую­ щего в углепластиковом изделии. Применяемые для этой цели синтетические органические смолы дают высокий коксовый остаток. Механические свойства УУКМ на основе исходных матриц из органических смол приведены в табл.] 0,2.