진공 열간 프레스의 가압 시스템이 Sic/Tb8 복합재에 어떤 영향을 미치며, 매트릭스 치밀화를 최적화하는 방법은 무엇인가요?

가압 시스템은 매트릭스 치밀화의 주요 동인 역할을 합니다. 특정 기계적 하중(일반적으로 30~50 MPa)을 가하여 TB8 포일을 강렬한 소성 유동 상태로 만듭니다. 이러한 물리적 변형은 매트릭스 재료가 SiC 섬유 사이의 미세한 기공으로 밀려 들어가 채우도록 강제하며, 이는 수동 가열만으로는 달성할 수 없습니다.

외부 기계적 압력의 적용은 TB8 매트릭스를 정적인 고체에서 유동 가능한 매체로 전환시키는 결정적인 요소이며, 섬유를 완전히 둘러싸 거의 100%의 결합률을 달성하도록 보장합니다.

소성 유동 및 치밀화 유도

재료 저항 극복

일반적인 조건에서 TB8 포일은 구조적 무결성을 유지합니다. 진공 열간 프레스는 재료를 항복점을 넘어서도록 하는 기계적 압력을 가합니다.

이는 강렬한 소성 유동을 유발하여 금속이 점성 유체처럼 작동하도록 합니다. 이러한 변환은 매트릭스를 완전히 녹이지 않고 모양을 조작하는 데 필요합니다.

간극 기공 채우기

이 변형의 주요 목표는 기하학적 적응입니다. SiC 섬유는 채워져야 하는 복잡한 틈과 기공 네트워크를 만듭니다.

가압된 유동은 TB8 매트릭스를 이러한 간극 공간으로 밀어 넣습니다. 이는 합금을 섬유 사이의 모든 사용 가능한 틈새로 효과적으로 "짜 넣습니다".

완전한 결합 달성

성공은 결합률로 측정됩니다. 압력이 매트릭스를 섬유에 완전히 코팅하도록 강제하면 100% 결합률을 달성할 수 있습니다.

이는 연속적이고 조밀한 복합 구조를 만듭니다. 이 기계적 힘이 없으면 매트릭스는 섬유와 통합되기보다는 섬유 위에 놓이게 될 것입니다.

진공 열간 프레스의 가압 시스템이 SiC/TB8 복합재에 어떤 영향을 미치며, 매트릭스 치밀화를 최적화하는 방법은 무엇인가요?

압력 변화의 결과

불충분한 압력의 위험

가해진 압력이 최적 범위(예: 30 MPa 미만)보다 낮으면 소성 유동이 불충분합니다. 매트릭스는 섬유 사이의 더 깊은 기공을 침투하지 못합니다.

이는 내부 기공률을 초래합니다. 이러한 공극은 응력 집중기로 작용하여 최종 복합재를 크게 약화시킵니다.

무압력 방식 대비 우수성

무압력 소결은 습윤 및 모세관 작용에 의존하며, 이는 종종 이러한 재료에 충분하지 않습니다. 계면은 수동 결합을 방해하는 비습윤 현상을 자주 나타냅니다.

가압 시스템은 습윤 특성에 관계없이 접촉을 기계적으로 강제합니다. 이는 무압력 공정에서 제거하기 어려운 것으로 악명 높은 기공률을 제거합니다.

절충점 이해

계면 반응 관리

압력은 필요한 물리적 접촉을 생성하지만 화학 반응도 촉진합니다. 티타늄 기반 매트릭스와 SiC 섬유 사이의 밀접한 접촉은 화학적 교환을 시작합니다.

치밀화의 필요성과 과도한 반응의 위험 사이의 균형을 맞춰야 합니다. 적당한 반응은 강한 결합을 만듭니다(예: ~89 MPa 강도).

취성 화합물 방지

과도한 압력 또는 유지 시간은 역효과를 초래할 수 있습니다. 계면 반응이 너무 공격적이면 탄화 티타늄(TiC)과 같은 취성 화합물의 성장을 촉진합니다.

지나치게 두꺼운 반응층은 재료의 인성을 감소시킵니다. 따라서 압력은 치밀화될 만큼 충분하지만 취성 상 형성을 제한할 만큼 제어되어야 합니다.

목표에 맞는 올바른 선택

SiC/TB8 복합재의 성형을 최적화하려면 공정 매개변수를 특정 구조 요구 사항에 맞춰야 합니다.

주요 초점이 기공 제거라면: TB8 포일이 모든 섬유 기공을 채울 만큼 충분한 소성 유동을 겪도록 압력을 30-50 MPa로 유지해야 합니다.
주요 초점이 계면 인성이라면: 반응층이 너무 두껍고 취성으로 변하는 것을 방지하기 위해 압력과 유지 시간(예: 1시간 동안 40 MPa)을 엄격하게 조절해야 합니다.

가압 시스템의 정밀한 제어를 통해 고성능 응용 분야에 필요한 연성을 유지하면서 완전히 조밀한 매트릭스를 달성할 수 있습니다.

요약 표:

매개변수	SiC/TB8 매트릭스에 미치는 영향	복합재 품질에 미치는 영향
압력 < 30 MPa	불충분한 소성 유동	내부 기공 및 약한 결합
압력 30-50 MPa	강렬한 소성 유동 및 채우기	거의 100% 결합률 및 높은 밀도
최적 하중 시간	제어된 계면 반응	높은 전단 강도(~89 MPa)
과도한 압력	취성 화합물 성장	TiC 층 증가 및 인성 감소

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