Skip to main content

Czym są kompozyty węglowe?

Kompozyty z włóknami węglowymi CFC
Kompozyty CFC oferują parametry nieosiągalne przez konwencjonalne materiały, podczas pracy w wysokich temperaturach. Umożliwia to realizację rozwiązań, niedostępnych przy stosowaniu zwykłych materiałów.

Materiały CFC – elementy konstrukcyjne
Własności mechaniczne materiałów CFC zależą do zastosowanych włókien, osnowy kompozytu, architektury włókien i końcowej temperatury obróbki cieplnej. W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów ceramicznych i metali, wytrzymałość i sztywność materiałów węglowych wzrasta o około 15% wraz ze wzrostem temperatury. Przy wysokich temperaturach, elementy CFC są uwalniane od naprężeń wewnętrznych. Oferowana paleta materiałów daje możliwość doboru zależnie od występujących warunków pracy.

Charakterystyka zniszczenia kompozytów CFC
W przeciwieństwie do konwencjonalnych materiałów ceramicznych, kompozyty CFC prezentują zachowanie określane jako “pseudoplastyczne” w przypadku nagłych obciążeń przekraczających wytrzymałość materiału. Zachowanie to nie jest porównywalne z odkształceniem plastycznym materiałów metalicznych. Jednakże, w porównaniu z ceramiką, kompozyty CFC tolerują wyższe wartości sił niszczących bez całkowitego zniszczenia elementów konstrukcyjnych. W skutek takich obciążeń kilka pasm włókien węglowych pęka i powoduje efekt wyciągania włókien. Jest to wskaźnik wstępny zniszczenia materiału. Całkowite zniszczenie elementu powstaje w skutek cyklicznych obciążeń, dopiero po wykorzystaniu pozostałej wytrzymałości materiału. Struktura kompozytowa elementów z CFC nie wykazuje pękania kruchego, co pozwala na stosowanie gwoździ z tego materiału. Jest to możliwe dzięki zachowaniu pseudoplastycznemu oraz otwartej porowatości.

Odporność na szok termiczny
Ponadprzeciętna odporność na szok termiczny, w porównaniu do konwencjonalnych materiałów ceramicznych i metalowych sprawia, że kompozyty CFC to unikatowy materiał do zastosowań wysokotemperaturowych. Ze względu na mikrostrukturę naprężenia termiczne są bardzo niskie. Elementy kompozytowe mają zatem wysoką odporność na szok termiczny.

Własności kompozytów CFC

  • wysoka tolerancja na uszkodzenia, pseudoplastyczne zachowanie podczas zniszczenia
  • niska gęstość (1,3 – 1,8 g / cm3)
  • niski współczynnik rozszerzalności cieplnej zgodnie z kierunkiem włókien
  • brak kruchości w wysokich temperaturach w ciągu całego okresu użytkownania
  • wysoka odporność na szok termiczny
  • brak naprężeń w skutek cyklicznych obciążeń termicznych
  • bardzo dobra odporność na pełzanie w wysokich temperaturach
  • stabilność chemiczna
  • własności elektryczne i cieplne, zależnie od kierunku włókien i procesu obróbki cieplnej
  • utlenianie w temperaturach powyżej 350°C
  • stosowalność w temperaturach do 2800°C w próżni lub w gazie obojętnym
  • przewodność elektryczna
  • anizotropia własności: wytrzymałość na zginanie i wytrzymałość na rozciąganie, przewodność elektryczna i przewodność cieplna mają różne wartości w zależności od kierunku: równolegle lub prostopadle do płaszczyzny przebiegu włókien węglowych
  • niska przewodność cieplna
Herstellungsprozess CFC_BU2_kleiner
JĘZYK ANGIELSKI