materiale avansate pentru industria aerospatiala ... - IPA SA
materiale avansate pentru industria aerospatiala ... - IPA SA
materiale avansate pentru industria aerospatiala ... - IPA SA
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
PROGRAMUL CEEX<br />
CONTRBUTII STIINTIFICE IN TRANSPORTURI<br />
MATERIALE AVAN<strong>SA</strong>TE PENTRU INDUSTRIA<br />
AEROSPATIALA: COMPOZITE C-C CU MATRICE<br />
MEZOFAZICA ADITIVATA CU NANOTUBURI<br />
DE CARBON SI COMPOSITE LAMINATE FIBRE-<br />
METAL – COMPAS<br />
Contract CEEX nr X1C05/11.09.2005<br />
Coordonator: Ion Dinca<br />
Parteneri: Adela Bara; Al. Biris, N. Constantin, D. Rosu<br />
Compozitele C-C sunt considerate ca o categorie de <strong>materiale</strong> noi si constau, in esenta, dintr-o<br />
armatura de fibra de carbon (sub diferite forme, ca tocatura, fibre unidirectionale, tesaturi bi sau<br />
tridimensionale) inglobata intr-o rasina fenolica sau intr-o masa de smoala speciala (tip mezofaza<br />
similara structural cristalelor lichide) de petrol sau carbune si care, printr-un tratament termic adecvat<br />
se transforma tot in carbon.Caracteristicile esentiale ale compozitelor carbon – carbon ca <strong>materiale</strong><br />
tribologice performante sunt urmatoarele: caldura de ablatiune foarte mare (20.000 Kcal/Kg), raport<br />
rezistenta mecanica/densitate, favorabil, net superior <strong>materiale</strong>lor carbonice conventionale, rezistenta<br />
mecanica buna la temperaturi mari (peste 1000C 1500C), coeficient de dilatare redus, greutate<br />
specifica mica ( 1,6 1,9 Kg/dm 3 )<br />
In esenta, tehnologia consta in impregnarea unei structuri rigide de FC sub diferite forme (uni,<br />
bi sau tridimensionale) cu rasini sau smoala si un tratament termic <strong>pentru</strong> carbonizarea <strong>materiale</strong>lor<br />
de impregnare, sau printr-un tratament de impregnare, in stare de vapori “(CVD) sau cu<br />
pirocarbon”Ca material de ranforsare s-a utilizat tesatura din fibra de carbon si matrice din rasina<br />
fenolica. In diagramele din figura 1 este prezentata variatia densitatii compozitelor cu numarul de<br />
impregnari iar in figura 2 variatia caracteristicilor mecanice in functie de numarul de cicluri.<br />
Fig.1. Variatia densitatii compozitelor cu<br />
numarul de impregnari<br />
Fig. 2. Variatia caracteristicilor<br />
mecanice in functie de numarul de cicluri<br />
Aceeasi tehnologie s-a utilizat in cazul compozitelor mezofazice neaditivate sau aditivate cu<br />
nanotuburi si nanofibre de carbon.<br />
UCP AMTRANS - NOIEMBRIE 2007<br />
9
PROGRAMUL CEEX<br />
CONTRBUTII STIINTIFICE IN TRANSPORTURI<br />
In figura 3 si 4 sunt prezentate imagini TEM ale elementelor de aditivare a mezofazei.<br />
Fig. 3. Imagine TEM cu nanotuburi<br />
de carbon multistrat<br />
Fig.4. Imagine TEM cu nanofibre de carbon<br />
In figura 5 se prezinta imagini micro (x 200) ale compozitului FC/mezofaza aditivata cu<br />
nanotuburi de carbon.<br />
2_fata_x200.jpg<br />
a<br />
10<br />
UCP AMTRANS - NOIEMBRIE 2007
PROGRAMUL CEEX<br />
CONTRBUTII STIINTIFICE IN TRANSPORTURI<br />
2_transversal_x200.jpg<br />
b<br />
Fig. 7 (a,b).Imagini (200x) ale compozitului FC / epoxi aditivata cu nanocarbon<br />
INFLPR(C 2 H 2 /C 2 H 4 )<br />
In tabelul 1 sunt prezentate rezistentele la rupere ale compozitelor C-C mezofazice aditivate cu<br />
nanotuburi de carbonsi in tabelul 2 rezistenta mecanica ale compozitelor mezofazice neaditivate.<br />
Rezistenta rupere – compozite mezofazice aditivate cu nanofibre de carbon Tabelul 1<br />
Nr.<br />
Rezistenta la rupere daN/cm 2<br />
crt<br />
Compozit<br />
Dupa Dupa<br />
Dupa presare<br />
carbonizare grafitare<br />
1 Tesatura CARP 193+mezofaza<br />
pulbere<br />
- 2684 2100<br />
2 Tesatura CARP 193+mezofaza<br />
lichida<br />
3 Tocatura FC+mezofaza<br />
pulbere<br />
- 2650 2150<br />
- 1450 1080<br />
4 Tocatura +FC lichida - 1380 820<br />
UCP AMTRANS - NOIEMBRIE 2007<br />
11
PROGRAMUL CEEX<br />
CONTRBUTII STIINTIFICE IN TRANSPORTURI<br />
Rezistenta rupere – compozite mezofazice neaditivate Tabelul 2<br />
Nr.<br />
Compozit<br />
Rezistenta la rupere daN/cm 2<br />
crt<br />
Dupa presare Dupa Dupa<br />
carbonizare grafitare<br />
1 Tesatura CARP<br />
193+mezofaza pulbere<br />
- 2600 2000<br />
2 Tesatura CARP<br />
193+mezofaza lichida<br />
- 2630 2000<br />
3 Tocatura FC+mezofaza<br />
pulbere<br />
- 1400 1050<br />
4 Tocatura +FC lichida - 1360 780<br />
Compozitele mezofazice aditivate cu nanotuburi sau nanofibre de carbon au relevant<br />
caracteristici net superioare din punct de vedere tribologic, mecanic si compositional (continut de<br />
carbon peste 80%) fata de compozitele carbonice conventionale si fata de compozitele C-C cu<br />
matrice fenolica (continut de carbon 65%).<br />
Compozitele C-C au aplicatii in <strong>industria</strong> <strong>aerospatiala</strong> – elementele sistemelor de franare,<br />
scuturi termice de reintrare si in <strong>industria</strong> transporturilor si industriile metalurgica si nucleara ca<br />
elemente de izolare termica.<br />
Rezultatele cercetarilor permit accesul la programe de cercetare europene in domeniu.<br />
Pe langa diseminarea rezultatelor prin articole si comunicari la manifestari interne si<br />
internationale consortiul face demersuri <strong>pentru</strong> includerea temei intr-un program European(PC-7).<br />
BIBLIOGRAFIE<br />
[1] T. Dalton: Advanced Materials 3, 2003<br />
[2] A.G. Betehtin: Mineralogie, 1953, Ed. Stiintifica si Tehnica<br />
[3] R. Andrews; E. Dikey, s.a.: Nanotube C-C composites – University of Kentucky – Applied<br />
Energy Research<br />
12<br />
UCP AMTRANS - NOIEMBRIE 2007
Change language