Komposit keramik

Deskripsi Singkat:

Continuous-Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composite adalah salah satu bahan yang paling menonjol dalam komposit matriks keramik.Ini adalah material komposit berkinerja tinggi yang dibentuk dengan menanamkan serat keramik kontinyu tahan suhu tinggi ke dalam matriks keramik.Ini memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi.Secara khusus, ia memiliki mode fraktur non bencana yang berbeda dari keramik tunggal, yang telah menarik perhatian besar dari para peneliti di seluruh dunia.

Kirim email kepada kami

Rincian produk

FAQ

Label Produk

Detail

Dengan perkembangan teknologi penyiapan serat dan teknologi terkait lainnya, metode efektif untuk menyiapkan bahan tersebut telah dikembangkan secara bertahap.Itu telah membuat teknologi persiapan Komposit Matriks Keramik Berserat Berkelanjutan semakin matang.Saat ini, Komposit Matriks Keramik yang Diperkuat Serat Berkelanjutan telah banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, pertahanan nasional, dan bidang lainnya.

Continuous-Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composites telah banyak digunakan di bidang kedirgantaraan.

Komposit matriks serat silikon karbida (SiCf) / silikon karbida keramik (SiC) telah menjadi generasi baru bahan tahan suhu tinggi untuk Aeroengines.Komponen suhu tinggi dari mesin aero terutama meliputi ruang bakar, turbin tekanan tinggi atau rendah dan nosel dan sebagainya.Diantaranya, komponen turbin tekanan tinggi atau rendah terutama meliputi bilah pemandu, bilah rotor, dan cincin luar turbin.Di masa lalu, komponen ini sebagian besar terbuat dari superalloy.Batas ketahanan suhunya dipertahankan sekitar 1100 ℃.Namun, penerapan komposit matriks keramik SiCf / SiC meningkatkan ketahanan suhu komponen mesin hingga 1200 ~ 1350 ℃.Kualitas komponen komposit matriks keramik biasanya 1/4 sampai 1/3 kali dari superalloy.Ini tidak hanya mencapai penghematan bahan bakar, tetapi juga meningkatkan penghematan bahan bakar.

Teknik persiapan utama komposit SiCf/SiC meliputi infiltrasi uap kimia (CVI), perengkahan perendaman polimer (PIP) dan silikonisasi lelehan (MI).Pada 2015, perusahaan GE di AS mengadopsi teknik infiltrasi prepreg untuk menyiapkan komposit SiCf / SiC.Serat SiC dapat diubah menjadi produk jadi dalam bentuk apa pun dalam waktu kurang dari 30 hari.GE Company berhasil memverifikasi komponen turbin tekanan rendah berputar pertama di dunia pada mesin verifikasi mesin turbofan f414.Hal ini menunjukkan bahwa komposit matriks keramik yang diperkuat serat kontinyu memiliki prospek aplikasi yang luas dalam mesin pesawat dan turbin gas.Pada Mei 2021, mesin siklus variabel adaptif pertama xa100 dari GE Company diuji.Bahan komposit matriks keramik banyak digunakan pada mesin ini, yang akan memberikan tenaga untuk pesawat tempur generasi keenam AS.Pada tahun 1980-an, Safran Group di Prancis mulai menggunakan Proses CVI untuk menyiapkan bilah rotor, mixer, dan kerucut tengah yang terbuat dari bahan komposit SiCf/SiC.Mereka telah diuji pada mesin CFM56 di ground test.Selain itu, komponen nozzle juga telah diverifikasi penerbangannya pada A320, A380 dan pesawat lainnya.Lulusnya sertifikasi kelaikudaraan menandai munculnya era penggunaan material komposit SiCf/SiC untuk komponen mesin pesawat bersuhu tinggi.

Komposit matriks keramik adalah bahan perlindungan termal utama untuk penerbangan yang aman dari kendaraan hipersonik.Kecepatan penerbangan kendaraan hipersonik lebih besar dari atau sama dengan 5 kali kecepatan suara.Dalam penerbangan berkecepatan tinggi seperti itu, perlu dipastikan bahwa komponen struktural utama kendaraan tidak akan rusak akibat gesekan udara yang intens dan dampak aliran udara panas hingga 2000 ~ 3000 ℃.

Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composites memiliki banyak keunggulan, seperti kinerja suhu tinggi yang sangat baik, ketangguhan tinggi, kekuatan spesifik tinggi, modulus spesifik tinggi, dan stabilitas termal yang baik, yang secara efektif dapat mengatasi kepekaan terhadap retakan dan kejutan termal.Ini juga memiliki aplikasi penting dan pasar yang luas di bidang perlindungan termal yang dapat digunakan kembali.Saat ini, bahan isolasi termal komposit matriks keramik telah dikembangkan dari satu bahan menjadi sistem perlindungan termal baru yang menggabungkan bahan dan struktur.Pada saat yang sama, itu juga berkembang dari desain tradisional perlindungan panas, insulasi panas dan bantalan beban secara terpisah ke arah cahaya perlindungan panas, insulasi panas dan integrasi bantalan beban.

Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composites memiliki banyak sifat unggul seperti ketahanan suhu tinggi, ketahanan ablasi, kekuatan tinggi, dielektrik rendah, kehilangan rendah, dan keandalan tinggi.Mereka harus menjadi bahan utama radome, yang merupakan salah satu hambatan dan teknologi yang sulit dalam pengembangan rudal dan pesawat tempur baru.Saat ini, terutama ada komposit seperti kuarsa, keramik kuarsa yang diperkuat serat, keramik silikon nitrida yang diperkuat serat kuarsa, keramik silikon nitrida yang diperkuat serat nitrida dan sebagainya.Mereka semua memiliki sifat komprehensif yang sangat baik seperti ketahanan suhu tinggi, transmisi gelombang, bantalan & pelepasan panas dan sebagainya.Selama periode 2016 hingga 2020, penelitian keramik industri Shandong dan Design Institute Co., Ltd., telah melakukan penelitian sistematis pada kain serat nitrida kontinyu dan sistem komposit silikon nitrida yang diperkuat serat cincang nitrida.Bahan komposit yang dikembangkan oleh perusahaan memiliki ketahanan ablasi yang sangat baik, sifat dielektrik yang sangat baik, dan sifat mekanik yang baik.Di bawah kondisi fluks panas dan entalpi tinggi, dapat menahan suhu tinggi 2700 ℃ dan uji ablasi jangka panjang.Itu harus menjadi generasi baru dari bahan komposit transmisi gelombang keramik yang dapat memenuhi persyaratan kecepatan tinggi, daya tahan lama, ablasi rendah dan transmisi gelombang tinggi di masa depan.

Ini telah berkembang pesat di bidang sipil.

Aplikasi dalam sistem rem

Komposit C/C-SiC telah digunakan dalam sistem rem, karena materialnya memiliki kerapatan rendah, ketahanan aus yang baik, koefisien gesekan yang konstan dan stabil, ketahanan kejut termal, ketahanan oksidasi dan keunggulan lainnya.Cakram rem jenis ini ringan, tahan suhu tinggi, dan kapasitas panas spesifik 2,5 kali lebih tinggi daripada baja.Dibandingkan dengan sistem rem logam, cakram rem ini dapat menghemat 40% dari berat struktural.Masa pakai cakram rem karbon adalah 5-7 kali lipat dari basis logam.Terutama, torsi pengeremannya stabil dan kebisingannya kecil saat pengereman.Rem cakram karbon komposit C/C-SiC telah diterapkan dalam situasi praktis.

Aplikasi dalam biologi

Material komposit C/C merupakan material biomedis potensial baru, yang memiliki prospek aplikasi yang baik dalam perbaikan tulang manusia dan penggantian tulang.Saat ini, bahan komposit C/C telah digunakan di bidang panggul, bidai tulang, dan jarum tulang di bidang klinik.Dilaporkan juga bahwa bahan ini digunakan sebagai bahan perbaikan telinga tengah katup jantung buatan.Ini juga telah mencapai efek aplikasi klinis yang baik pada akar buatan.

Aplikasi dalam elemen pemanas

Generator panas grafit berkekuatan rendah, rapuh dan sulit untuk diproses dan diangkut.Material komposit C/C memiliki keunggulan kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik, tahan suhu tinggi, dan sebagainya.Bahan ini dapat mengurangi volume badan pemanas, memperluas area kerja dan sebagainya.

Aplikasi di bidang perlindungan lingkungan

Penelitian keramik industri Shandong dan Design Institute Co., Ltd., telah berhasil mengembangkan tipe baru tabung membran fungsional komposit serat keramik dalam beberapa tahun terakhir.Bahan komposit ini adalah bahan pemurnian gas suhu tinggi yang mengintegrasikan pemurnian partikel efisiensi tinggi dan fungsi denitrasi katalitik, yang secara efektif dapat menghilangkan partikel jelaga dan nitrogen oksida pada suhu tinggi (di atas 250 ℃).bahan semacam itu memiliki keunggulan efisiensi filtrasi tinggi, tahan suhu tinggi, aktivitas katalitik suhu tinggi yang baik, efisiensi konversi NOx tinggi, masa pakai yang lama, dan sebagainya.Presisi penyaringannya dapat mencegat partikel 0,1μm dan emisi terendahnya adalah 1mg/m³.Ketahanan suhunya setinggi 650 ℃.Terutama, tingkat penghilangan nitrogen oksidanya bisa mencapai lebih dari 97%.Membran fungsional komposit serat keramik telah banyak digunakan dalam pemurnian gas suhu tinggi dalam bahan bangunan, pembakaran, kokas, pembangkit listrik tenaga biomassa dan bidang lainnya.

Sampai saat ini masih banyak kendala teknis yang harus diatasi.

Penelitian komposit matriks keramik di China dimulai relatif terlambat.Namun, terobosan substansial telah dibuat dalam beberapa tahun terakhir.Dalam hal serat keramik berkinerja tinggi, serat utama seperti silikon karbida, aluminium oksida, silikon nitrida, nitrida, dan lainnya telah mencapai terobosan dalam teknologi rekayasa dan industrialisasi.Teknologi persiapan, teknologi pemrosesan, teknologi koneksi, teknologi evaluasi keandalan dan teknologi aplikasi komposit matriks keramik telah sangat ditingkatkan.Banyak komponen mesin pesawat telah dirancang, dikembangkan dan dievaluasi.Namun, masih terdapat kesenjangan yang besar jika dibandingkan dengan negara-negara maju seperti Eropa, Amerika, Jepang dan sebagainya.Dalam hal verifikasi dan aplikasi penilaian komponen, China masih dalam tahap awal.Ruang lingkup aplikasi dan waktu penilaian kumulatif sangat terbatas.Ada juga kesenjangan yang sangat besar dibandingkan dengan penelitian aplikasi teknik asing.

Untuk mewujudkan penerapan komposit matriks keramik dalam komponen mesin pesawat bersuhu tinggi, ada kesulitan teknis berikut yang perlu diselesaikan terutama:

1) untuk mengembangkan serat keramik kinerja tinggi yang diwakili oleh serat karbida bersuhu sangat tinggi dan berbiaya rendah serta teknologi kompositnya;

2) untuk menembus silikon karbida, aluminium oksida, silikon nitrida, boron nitrida, silikon boron nitrogen dan serat lainnya dan teknologi persiapan rekayasa yang stabil dari prekursornya;

3) mengembangkan teknologi pembuatan komposit matriks keramik yang cepat dan murah;

4) untuk menerobos teknologi kunci di seluruh rantai industri komposit matriks keramik, dan mencapai koordinasi yang efektif dari teknologi terkait;

5) memperkuat penelitian tentang struktur intrinsik dan mekanisme kegagalan komposit matriks keramik, dan menetapkan model prediksi umur;

6) memperkuat penelitian di sisi aplikasi dan menetapkan sistem dan standar evaluasi;

Di pasar saat ini, komposit matriks keramik dengan permintaan aplikasi yang tinggi di pasar terutama mencakup matriks keramik silikon karbida yang diperkuat serat silikon (SiCf / SiC) dan komposit matriks keramik silikon karbida yang diperkuat serat karbon (CF / SiC).Di antara mereka, yang pertama dianggap sebagai salah satu bahan yang paling menjanjikan untuk mesin aero masa depan, yang juga merupakan bahan kunci untuk meningkatkan kinerja mesin aero.Ke depan, potensi pengembangan pasar material komposit keramik dalam negeri sangat besar.

Komposit Matriks Keramik (CMC)

Definisi

Komposit dapat dibagi menjadi tiga kategori sesuai dengan substrat yang berbeda:

Komposit Matriks Polimer (PMC)

Komposit Matriks Logam (MMC)

Komposit Matriks Keramik (CMC)

Diantaranya, penerapan PMC memainkan peran utama dalam kedirgantaraan.Bahan komposit tersebut akan dikaitkan dengan istilah-istilah seperti plastik termoset, CFRP (komposit berbasis polimer yang diperkuat serat karbon) dan sebagainya.