Дослідження щільності ввкм та її вплив на електричний об'ємний питомий опір

Abstract

В статті досліджено структуру та властивості вуглець-вуглецевих композитних матеріалів (ВВКМ), в яких вуглецева матриця формується методом осадження піролітичного вуглецю у пористому об'ємі вуглеволокністого каркаса з використанням термоградієнтних газофазних технологій піроущільнення. Представлено результати дослідження уявної щільності ВВКМ гідростатичними методами та її вплив на електричний об’ємний питомий опір матеріалу. У проведеному дослідженні встановлено, що електричний об'ємний питомий опір ВВКМ значною мірою залежить від ряду факторів, одним з яких є щільність матеріалу. Збільшення уявної щільності матеріалу призводить до зниження його пористості, що, в свою чергу, впливає на зменшення електричного опору. Підкреслено, що контроль щільності стає ключовим чинником для забезпечення оптимальних показників електропровідності вуглець-вуглецевих композитних матеріалів.Показано, що ущільнення ВВКМ значно покращує структуру заготовок і тиглів, підвищуючи їх фізичні та експлуатаційні характеристики. Це робить їх більш придатними для використання в умовах високих температур, агресивних середовищ, у виробництві термостійких компонентів та інших високотехнологічних областях. Повторне ущільнення ВВКМ виявило суттєвий вплив на якість матеріалу. Показано, що збільшення щільності після додаткового ущільнення призводить до зниження пористості, покращення механічних властивостей і зміни розподілу пор у матеріалі, що позитивно впливає на його пористість та міцність. Проведені стендові дослідження модельних зразків з ВВКМ показали, що збільшення уявної щільності матеріалу призводить до зниження його електричного опору. Для забезпечення контролю в промисловій практиці ефективним і доступним методом оцінки ступеня завершення кристалічних перетворень і визначення ступеня графітизації при високотемпературній обробці вуглецевих матеріалів рекомендовано порівняння електричного об’ємного питомого опору робочого зразка з еталонним. еслено важливість контролю параметрів щільності, пористості та електричного опору для оптимізації технологічних процесів і забезпечення високої якості кінцевих продуктів. Отриманні дані можуть бути корисними для застосувань у різних галузях промисловості.

This article investigates the structure and properties of carbon-carbon composite materials (CCCM), where the carbon matrix is formed by the deposition of pyrolytic carbon in the porous volume of a carbon fiber preform using thermogradient gas-phase pyrolysis densification technologies. The results of studying the apparent density of CCCM by hydrostatic methods and its influence on the specific volume electrical resistivity of the material are presented. The conducted study established that the specific volume electrical resistivity of CCCM significantly depends on a number of factors, one of which is the material density. An increase in the apparent density of the material leads to a decrease in its porosity, which, in turn, affects the decrease in electrical resistance. It is emphasized that density control becomes a key factor in ensuring optimal electrical conductivity of carbon-carbon composite materials. It is shown that the densification of CCCM significantly improves the structure of blanks and crucibles, increasing their physical and operational characteristics. This makes them more suitable for use in high-temperature conditions, aggressive environments, in the production of heat-resistant components and other high-tech areas. Repeated densification of CCCM revealed a significant impact on the quality of the material. It is shown that an increase in density after additional densification leads to a decrease in porosity, improvement of mechanical properties and a change in the pore distribution in the material, which positively affects its porosity and strength. Bench tests of model samples made of CCCM showed that an increase in the apparent density of the material leads to a decrease in its electrical resistance. To ensure control in industrial practice, an effective and affordable method for assessing the degree of completion of crystalline transformations and determining the degree of graphitization during high-temperature treatment of carbon materials is recommended to compare the specific volume electrical resistivity of the working sample with the reference one. The importance of controlling the parameters of density, porosity, and electrical resistance to optimize technological processes and ensure high quality of final products is emphasized. The obtained data can be useful for applications in various industries.