У 1860 році Джозеф Свон винайшов прототип ламп розжарювання — напіввакуумну лампу з вуглецевого дроту. Для освітлення темної ночі в якості світного тіла електричного світла було використано вуглецеве волокно.
Раннє вуглецеве волокно було непомітним, воно виготовлялося з натуральних волокон, малої структурної міцності, якість виготовлених з нього ниток була низькою, легко ламалися під час використання, а їхня довговічність була далекою від ідеальної, тому їх швидко замінили вольфрамовими нитками. В результаті дослідження вуглецевого волокна вступили в період спокою.
У 1950-х роках попит на високотемпературні, корозійностійкі та високоміцні матеріали в аерокосмічному секторі зріс, і люди знову звернули свої надії на карбіди. Після серії досліджень матеріал з температурою плавлення 3600 ℃ був врешті-решт знайдений і офіційно названий «вуглецевим волокном».
Найкращими властивостями вуглецевого волокна є легка вага, висока міцність, висока питома міцність та питомий модуль пружності, його щільність менше 1/4 сталі, його коефіцієнт міцності на розтяг приблизно в 10 разів перевищує міцність заліза, а модуль пружності при розтягуванні приблизно в 7 разів перевищує модуль пружності заліза. Крім того, вуглецеве волокно має низку чудових характеристик, таких як стійкість до втоми, неіржавіння, хімічна стійкість та добра термостійкість.
У галузі авіаційних двигунів вуглецеве волокно в основному поєднується зі смолою, металом, керамікою та іншими підкладками у вигляді армованої основи, і ця комбінація називається вуглецево-волокнистими композитами (CFRP). Вона добре працює з точки зору зниження ваги та ефективності, зменшення шуму та викидів, покращення міцності матеріалу та економії палива.
Композити також поступово використовуються у високотемпературних компонентах авіаційних двигунів, таких як катетер змінного переливного клапана (VBV) GEnx, виготовлений з подвійного малеїнового аміду (BMI), армованого вуглецевим волокном, вагою лише 3,6 кг на катетер. Сопло змішаного потоку (MFN) на російському двигуні SaM146 також використовує деталі BMI, армовані вуглецевим волокном, які приблизно на 20 кілограмів легші за метал.
У майбутньому, з подальшим підвищенням міцності та в'язкості вуглецевих волокнистих композитів, їх застосування в авіаційних двигунах буде популярним: покращення термоусадочної стійкості вуглецевих волокнистих композитів (CFRTP), покращення процесу утворення вуглецевих композитів (CFRC), покращення процесу утворення металевих CFRM, покращення процесу утворення гуми (CFRR). ...... В будь-якому випадку, вуглецеві волокнисті композити будуть важливим матеріалом для майбутніх високопродуктивних авіаційних двигунів.
Час публікації: 09 квітня 2019 р.