Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của compozit chịu nhiệt độ cao, cách nhiệt trên cơ sở sợi cacbon và

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ------------o0o--------------

TẠ THỊ THÚY HẰNG

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA COMPOZIT CHỊU NHIỆT ĐỘ CAO, CÁCH NHIỆT TRÊN CƠ SỞ SỢI CACBON VÀ NHỰA PHENOLIC

Chuyên ngành: Hóa phân tích Mã số: 60.44.01.18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Thái Nguyên, 2017

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

LỜI CẢM ƠN Được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của Thầy trong suốt thời gian từ năm 2016 đến nay luận văn này đã hoàn thành.

H N

Thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.

Ơ

N

Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Lê Văn Thụ, người

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

tiến hành những thí nghiệm phân tích mẫu, thu thập các số liệu, các tài liệu

N

G

nghiên cứu cần thiết liên quan đến đề tài, đăng báo về đề tài đang nghiên cứu. được sự góp ý từ Qúy Thầy Cô.

Hải phòng, ngày 2 tháng 4 năm 2017 Người thực hiện luận văn

Tạ Thị Thúy Hằng

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Tôi xin trân trọng cảm ơn.

TR ẦN

H Ư

Trong thời gian hoàn thành luận văn tôi còn nhiều sai sót, rất mong nhận

D

IỄ N

Đ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

an; Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Tạp chí Khoa học

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

nghệ quân sự; Viện Kỹ thuật Hoá học, Sinh học và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

Xin trân trọng cảm ơn Viện Hoá học-Vật liệu, Viện Khoa học và Công

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... a MỤC LỤC ............................................................................................................ b

N

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT........................................ e

H

Ơ

DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. f

U Y

MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

1.2.2. Cơ chế bức xạ nhiệt .................................................................................... 8

N

G

1.2.3. Cơ chế thoát khí ......................................................................................... 8

H Ư

1.2.4. Cơ chế tải mòn ........................................................................................... 9

TR ẦN

1.3. Cấu tạo của vật liệu compozit phenolic/ cacbon ......................................... 10 1.3.1. Nhựa nền Phenolformandehit (PF) .......................................................... 10

B

1.3.1.1. Nhựa nền PF dạng novolac ................................................................... 11

10 00

1.3.1.2. Nhựa nền PF dạng resol .......................................................................................... 12 1.3.1.3. Sự đóng rắn nhựa .....................................................................................................14

Ó

A

1.3.2. Sợi cacbon ................................................................................................ 16

H

1.3.2.1. Sợi cacbon trên cơ sở sợi tơ nhân tạo .....................................................................16

-L

Í-

1.3.2.2. Sợi cacbon trên cơ sở polyacrylonitril (PAN) .......................................................18

ÁN

1.3.2.3. Sợi cacbon trên cơ sở hắc ín ...................................................................................25 1.4. Cấu trúc vật liệu compozit cacbon-cacbon ...................................................................28 1.5. Tính chất vật liệu compozit cacbon-cacbon ................................................................29

ÀN

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ......................................................................... 32

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

1.2.1. Cơ chế tản nhiệt .......................................................................................... 7

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

1.2. Cơ chế hoạt động của vật liệu cách nhiệt ...................................................... 7

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

1.1. Động cơ đẩy nhiên liệu rắn ........................................................................... 3

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................. h

D

IỄ N

Đ

2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất ............................................................................ 32 2.2. Thiết bị ........................................................................................................ 32 2.2.1. Thiết bị chế tạo ......................................................................................... 32 2.2.2. Thiết bị phân tích ...................................................................................... 32 2.3. Thực nghiệm................................................................................................ 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.3.1. Chế tạo mẫu compozit cacbon-cacbon ..................................................... 33 2.3.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu cách nhiệt, chịu nhiệt của động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ....................................................................................... 36

N

2.3.3. Đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu chế tạo được ....................... 37

Ơ

2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 37

U Y

2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................ 38

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

2.4.6. Phương pháp phân tích cỡ hạt ....................................................................................40

N

G

2.4.7. Xác định tính chất cơ học của vật liệu ..................................................... 41

H Ư

2.4.7.1. Độ bền kéo đứt ...................................................................................... 41

TR ẦN

2.4.7.2. Độ bền uốn ............................................................................................ 43 2.4.8. Phương pháp cân thủy tĩnh ........................................................................................43

B

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 46

10 00

3.1. Phân tích tính chất nguyên liệu đầu ............................................................ 46 3.1.1. Bột graphit ................................................................................................ 46

Ó

A

3.1.2. Sợi cacbon ................................................................................................ 48

H

3.2. Phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu chế tạo trên cơ sở sợi cacbon/

-L

Í-

phenolic và so sánh với vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

ÁN

............................................................................................................................. 50 3.2.1. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ........................................................................................................ 50

ÀN

3.2.1.1. Tỷ trọng của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 .............50

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

2.4.5. Phương pháp phân tích nhiệt (DSC/TGA) ............................................... 40

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

2.4.4. Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR ....................................................... 39

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.4.3.Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) .........................................................................38

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray) ................................................................37

D

IỄ N

Đ

3.2.1.2. Tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ..50 3.2.1.3. Phổ hồng ngoại của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 51 3.2.2. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu chế tạo trên cơ sở sợi cacbon/ phenolic .............................................................................................................. 54 3.2.2.1. Hình thái học của sợi cacbon biến tính ................................................. 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.2.2.2. Tỷ trọng của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được .................... 54 3.2.2.3. Tính chất cơ lý của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được ......... 55 3.2.2.4. Hình thái học của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được ............ 55

N

3.2.2.5. Phân tích nhiệt vật liệu chế tạo được .................................................... 56

H

Ơ

3.3. Cấu trúc và tính chất vật liệu compozit C-C-C sau các quá trình thấm

U Y

3.3.1. Cấu trúc hình thái học của vật liệu compozit C-C-C ............................... 58

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

A72 ..........................................................................................................................................67

N

G

3.4.1. Tỷ trọng và độ xốp của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

H Ư

..................................................................................................................................................67

TR ẦN

3.4.2. Phân tích nhiễu xạ Rơnghen của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ............................................................................................................................67

B

3.4.3. Hình thái học của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn

10 00

A72 ..................................................................................................................... 69 3.5. So sánh cấu trúc và tính chất của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo

Ó

A

được với vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 .............. 71

H

3.5.1. Thành phần pha của vật liệu..................................................................... 71

-L

Í-

3.5.2. Hình thái học của vật liệu ......................................................................... 72

ÁN

3.5.3. Tính chất cơ, lý ......................................................................................... 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 79

D

IỄ N

Đ

ÀN

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ...................................................................................... 84

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

3.4. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

3.3.3. Phân tích tính chất cơ, lý của vật liệu compozit C-C-C........................... 64

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.3.2. Phân tích nhiễu xạ Rơnghen của vật liệu compozit C-C-C ..................... 61

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

cacbon từ thể khí -xử lý nhiệt (CVI-XLN) ........................................................ 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Compozit cacbon-cacbon

CVI

Quá trình thấm cacbon từ pha hơi

F

Formaldehit

FeSEM

Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường

P

Phenol

PAN

Polyacrylonitril

PF

Phenolformaldehit

SEM

Kính hiển vi điện tử quét

EDX

Phổ tán sắc năng lượng tia X

DSC/TGA

Máy phân tích nhiệt vi sai

XLN

Xử lý nhiệt

X-ray

Nhiễu xạ tia-X

εhở

Độ xốp hở, %

εkín

Độ xốp kín, %

εtổng

Độ xốp tổng, %

B (MPa)

Độ bền nén

bk

Tỷ trọng biểu kiến

Cốt cacbon + nền sợi cacbon + nền pirocacbon

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Compozit C-C-C

Cốt cacbon + nền sợi cacbon

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

ÁN

Compozit C-C

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Vật liệu compozit graphit-sợi cacbon/nhựa phenolic

Í-

G-CF/PF

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

.Q

U Y

N

H

Ơ

N

CCC

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 1.1. Tính chất của một số vật liệu compozit cacbon-cacbon ................... 29

N

DANH MỤC BẢNG BIỂU

H

Ơ

Bảng 1.2. Tính chất của compozit cacbon-cacbon chế tạo bằng các phương pháp

.Q

Đ

rắn A72 .............................................................................................................. 51

N

G

Bảng 3.3. Tỷ trọng của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được ............... 54

H Ư

Bảng 3.4. Tính chất cơ lý của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được ..... 55

TR ẦN

Bảng 3.5. Tính chất cơ, lý của các mẫu compozit cacbon-cacbon trước và sau CVI-XLN chế tạo được ..................................................................................... 65

B

Bảng 3.6. Tỷ trọng và độ xốp của loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

10 00

............................................................................................................................ 67 Bảng 3.7. So sánh tính chất cơ, lý của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

được với vật liệu làm loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ....................... 74

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Bảng 3.2. Tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

............................................................................................................................ 50

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 3.1. Tỷ trọng của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

tạo pha nền khác nhau ...................................................................................... 31

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í-

-L A

Ó

H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

ẠO

Đ

TP

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ÁN

TO

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

http://www. lrc.tnu.edu.vn/

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1. Cấu tạo cơ bản của động cơ đẩy nhiên liệu rắn .................................. 3 đẩy nhiên liệu rắn ................................................................................................ 4

H

Ơ

Hình 1.4. Các hệ thống tản nhiệt dùng trong công nghiệp điện tử ..................... 7

N

Hình 1.2. Vật liệu chịu nhiệt chế tạo từ sợi cacbon trong loa phụt của động cơ

Hình 1.8. Tương quan giữa giới hạn bền σB và mô đun đàn hồi E của sợi cacbon

G

Đ

trên cơ sở xenlulo .............................................................................................. 17

H Ư

N

Hình 1.9. Tương quan giữa độ dẫn điện γ và mô đun đàn hồi E của sợi cacbon trên cơ sở xenlulo .............................................................................................. 18

TR ẦN

Hình 1.10. Cấu trúc lý tưởng của phân tử PAN ................................................ 19 Hình 1.11. Quá trình khép vòng PAN ............................................................... 20

10 00

B

Hình 1.12. Cấu trúc lý tưởng của sợi PAN được ổn định hóa trong môi trường khí trơ ................................................................................................................ 21

A

Hình 1.13. Sự thay đổi độ giảm khối lượng theo nhiệt độ với tốc độ nung sợi

H

Ó

khác nhau ........................................................................................................... 22

Í-

Hình 1.14. Sự phụ thuộc của mô đun đàn hồi E (a) và giới hạn bền σB (b) của

-L

sợi cacbon trên cơ sở PAN vào nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt ......................... 23

ÁN

Hình 1.15. Sự phụ thuộc của điện trở sợi cacbon ρ (μΩ.cm) vào nhiệt độ quá

TO

trình xử lý nhiệt ................................................................................................. 24

ÀN

Hình 1.16. Sự phụ thuộc của độ dẫn điện γ của sợi cacbon trên cơ sở PAN vào

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

nhau. .................................................................................................................. 17

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Hình 1.7. Sơ đồ quá trình cacbon hóa với những phương án kéo căng sợi khác

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 1.6. Mô hình làm việc của compozit phenolic/cacbon ............................. 10

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Hình 1.5. Mô hình phân hủy nhiệt của vật liệu tải mòn...................................... 9

D

IỄ N

Đ

mô đun đàn hồi E của sợi .................................................................................. 25 Hình 1.17. Sự phụ thuộc của giới hạn bền kéo σB của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ xử lý nhiệt ................................................................................. 27 Hình 1.18. Sự phụ thuộc của mô đun đàn hồi E của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ xử lý nhiệt ..................................................................................... 27 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 1.19. Sự phụ thuộc của điện trở riêng ρ của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ xử lý nhiệt T ................................................................................. 28 Hình 1.20. Cấu trúc vật liệu compozit cacbon-cacbon [28] ............................. 28

H

Ơ

độ (1 - theo hướng x; 2 - theo hướng z) ............................................................ 30

N

Hình 1.21. Sự phụ thuộc độ bền kéo của compozit cacbon-cacbon 3D vào nhiệt

.Q

Hình 2.1. Sơ đồ quá trình chế tạo mẫu vật liệu compozit cacbon-cacbon ........ 34

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

Đ

Hình 2.4. Sơ đồ thiết bị xử lý nhiệt chế tạo compozit cacbon-cacbon ............. 36

H Ư

N

Hình 3.1. Bột graphit sử dụng trong chế tạo compozit cacbon-cacbon ............ 46 Hình 3.2. Giản đồ phân tích cỡ hạt của bột graphit .......................................... 46

TR ẦN

Hình 3.3. Phổ SEM-EDX xác định thành phần bột graphit .............................. 47 Hình 3.4. Vải sợi cacbon và cacbon sợi ngắn sử dụng trong chế tạo compozit

10 00

B

cacbon-cacbon ................................................................................................... 48 Hình 3.5. Ảnh FeSEM của bề mặt sợi cacbon khi chưa xử lý nhiệt (a) và đã xử

A

lý nhiệt ở 400oC (b) ........................................................................................... 49

H

Ó

Hình 3.6. Phổ EDX về thành phần hóa học của sợi cacbon xử lý nhiệt ở 400oC

-L

Í-

............................................................................................................................ 49 Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của mẫu nhựa phân tách từ vật liệu cách nhiệt trong

ÁN

động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ........................................................................ 51 Hình 3.8. Phổ hồng ngoại của mẫu sợi cacbon phân tách từ vật liệu cách nhiệt

ÀN

trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ............................................................... 53

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ CVI ........................................................................ 35

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ẠO

Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ phân hủy nhiệt ....................................................... 35

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

vật liệu compozit cacbon-cacbon 3D vào nhiệt độ. .......................................... 31

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Hình 1.22. trình bày sự phụ thuộc của hệ số dãn nở nhiệt và hệ số dẫn nhiệt của

D

IỄ N

Đ

Hình 3.9. Ảnh SEM của sợi cacbon sau khi biến tính bề mặt .......................... 54 Hình 3.10. Ảnh SEM của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được ........... 56 Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của nhựa nền (đường dưới) và compozit sợi cacbon/phenolic (đường trên) do luận văn chế tạo ........................................... 57 Hình 3.12. Ảnh SEM của mẫu compozit C-C-C sau CVI chu kỳ 1 ................. 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.13. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 1 ... 59 Hình 3.14. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 2 ... 59 Hình 3.15. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 3 ... 60

N

Hình 3.16. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 4 ... 61

H

Ơ

Hình 3.17. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray) của mẫu compozit C-C-C sau

.Q

XLN chu kỳ 1 .................................................................................................... 62

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

G

Đ

Hình 3.20. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

H Ư

N

XLN chu kỳ 3 .................................................................................................... 64 Hình 3.21. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

TR ẦN

XLN chu kỳ 4 .................................................................................................... 64 Hình 3.22. Giản đồ thử nén của các mẫu compozit cacbon-cacbon sau CVI chu

10 00

B

kỳ 1 (a) và sau CVI-XLN 1(b), 2(c), 3(d), 4(e) chu kỳ ..................................... 66 Hình 3.23. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen phần bên trong của loa phụt trong động

A

cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 ................................................................................. 68

H

Ó

Hình 3.24. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen bề mặt bên ngoài phần đoạn eo của loa

Í-

phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72....................................................... 69

-L

Hình 3.25. Ảnh SEM của mẫu vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu

ÁN

rắn A72 chụp theo chiều thẳng đứng ................................................................ 70 Hình 3.26. Ảnh SEM của mẫu vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu

ÀN

rắn A72 chụp theo chiều ngang ......................................................................... 70

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

XLN chu kỳ 2 .................................................................................................... 63

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ẠO

Hình 3.19. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Hình 3.18. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

CVI chu kỳ 1 ..................................................................................................... 61

D

IỄ N

Đ

Hình 3.27. Ảnh SEM của compozit cacbon-cacbon chế tạo được (a) và loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 (b)................................................................... 72 Hình 3.28. Mô tả quá trình thấm cacbon từ thể khí vào lỗ xốp (b) với các cấu trúc lỗ xốp khác nhau (a) ................................................................................... 75

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU Vật liệu compozit cacbon-cacbon là vật liệu tiên tiến và giữ vai trò then chốt trong cuộc cách mạng về vật liệu mới. Ưu điểm lớn nhất của compozit

N

cacbon-cacbon là độ bền nhiệt cao đến 2500oC trong môi trường khí trơ và đến

H

Ơ

900oC trong môi trường oxi hóa khi bề mặt được phủ lớp chống oxi hóa, khả

.Q

Đ

của vật liệu compozit [1, 4, 25, 36]. Tuy nhiên, đến nay các công trình phân tích

N

G

tính chất, khảo sát thành phần và nghiên cứu chế tạo compozit cacbon-cacbon ở

H Ư

trong nước còn rất hạn chế [3].

TR ẦN

Compozit trên cơ sở sợi cacbon nền nhựa nhiệt rắn là hướng công nghệ ưu tiên được lựa chọn để chế tạo một số chi tiết trong công nghệ hàng không, vũ

B

trụ như ứng dụng làm vật liệu chịu lực, chịu ma sát, cách nhiệt, chịu nhiệt cao

10 00

trong công nghệ chế tạo các vật thể bay (buồng đốt động cơ máy bay, loa phụt vật thể bay, vệ tinh viễn thám...), chi tiết chắn phóng xạ trong lò phản ứng....

Ó

A

[28]. Động cơ đẩy nhiên liệu rắn là động cơ nhiệt kiểu phản lực nhằm biến đổi

Í-

H

năng lượng cháy thành lực đẩy cho động cơ. Điều kiện làm việc trong lòng động

-L

cơ rất khắc nghiệt với nhiệt độ cao (2000-3000 K), áp suất cao (80.105-

ÁN

300.105Pa) và vận tốc dòng khí lớn (200-250 m/s), ngoài ra dòng khí cháy là

TO

hỗn hợp của CO2, CO, H2O, H2.... và sản phẩm cháy chưa hoàn toàn của nhiên

ÀN

liệu động cơ làm tăng mạnh quá trình bào mòn vật liệu khi động cơ hoạt động

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

nhiệt (XLN) đóng vai trò quan trọng, quyết định đến cấu trúc và các tính chất

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

trình khác nhau. Trong đó, quá trình thấm cacbon ở thể khí (CVI) sau đó xử lý

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thấy, công nghệ chế tạo compozit cacbon-cacbon rất phức tạp và gồm nhiều quá

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

năng chịu hóa chất, sốc nhiệt tốt, chịu va đập và độ bền cao [9]. Nghiên cứu cho

D

IỄ N

Đ

[23]. Để đáp ứng được các điều kiện khắt khe này đòi hỏi phải sử dụng loại vật liệu có tính năng đặc biệt đáp ứng được cả yêu cầu về khả năng chịu nhiệt độ cao, tính cơ học cao và khả năng chịu xói mòn với dòng khí ở nhiệt độ cao.

Lớp cách nhiệt có vai trò bảo vệ các bộ phận của kết cấu vỏ động cơ khi cháy thuốc phóng. Nó làm giảm việc thất thoát nhiệt của khí, không để các bộ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

phận của kết cấu bị nóng lên làm giảm tính bền của vật liệu, bảo vệ cho thân động cơ không bị cháy. Thông thường lớp cách nhiệt được phủ trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn ở những vị trí tiếp xúc với thuốc phóng cháy trong thời gian

N

hoạt động của động cơ với yêu cầu cơ bản là khối lượng nhẹ, bám dính tốt vào

H

Ơ

kết cấu, chịu xung, chống va đập cơ học tốt [11, 18].

.Q

Đ

rắn A72 từ đó khảo sát thăm dò ra các hệ vật liệu tương tự và nghiên cứu cấu

N

G

trúc, khảo sát tính chất các vật liệu này nhằm ứng dụng trong hàng không, vũ trụ

H Ư

và các ngành kỹ thuật cao phục vụ phát triển kinh tế quốc dân.

TR ẦN

Nội dung nghiên cứu chính của luận văn:

- Khảo sát cấu trúc, hình thái học, phân tích thành phần nguyên liệu đầu.

B

- Khảo sát cấu trúc, hình thái học, xác định tính năng cơ lý của vật liệu cách

10 00

nhiệt và vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72.

- Chế tạo và khảo sát cấu trúc, tính chất vật liệu cách nhiệt trên cơ sở

Ó

A

compozit sợi cacbon/phenolic và vật liệu chịu sốc nhiệt, chống xói mòn ở nhiệt

Í-

H

độ cao trên cơ sở compozit cacbon-cacbon.

-L

- So sánh cấu trúc và tính chất của các vật liệu chế tạo được với các vật liệu

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

chất của vật liệu cách nhiệt và vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

trên cơ sở sợi cacbon và nhựa phenolic” với mục tiêu phân tích cấu trúc, tính

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

đề “Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của compozit chịu nhiệt độ cao, cách nhiệt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn với tiêu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Động cơ đẩy nhiên liệu rắn Động cơ đẩy nhiên liệu rắn là động cơ nhiệt kiểu phản lực do quá trình

N

biến đổi năng lượng tạo lực đẩy cho trong động cơ. Nhiên liệu ở dạng thuốc

H

Ơ

phóng rắn hỗn hợp là nguồn năng lượng cho động cơ đẩy. Trong buồng động cơ,

.Q

Đ

ra tăng dần, cùng với sự dịch chuyển ngọn lửa vào sâu theo hướng vuông góc

N

G

với bề mặt cháy, khi đó khối lượng khí tạo ra bằng khối lượng thuốc phóng đã

H Ư

cháy. Môi chất làm việc có nhiệt độ cao sẽ điền đầy thể tích tự do của buồng đốt

TR ẦN

làm cho áp suất của nó tăng lên, xảy ra quá trình nhiệt động biến nhiệt năng của sản phẩm cháy thành động năng của nó. Kết quả là khí chuyển động từ buồng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

của động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

B

đốt qua loa phụt tạo ra lực đẩy cho động cơ [28, 34]. Hình 1.1 là cấu tạo cơ bản

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

và tính chất nhiệt động học trong động cơ. Khi nhiên liệu cháy thì lượng khí tạo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Trong quá trình cháy thì bản chất của nhiên liệu rắn sẽ quyết định đến nhiệt độ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

có nhiệt độ cao và tạo thành môi chất của các quá trình biến đổi năng lượng.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

quá trình cháy làm biến đổi thuốc phóng từ trạng thái rắn thành sản phẩm cháy

Hình 1.1. Cấu tạo cơ bản của động cơ đẩy nhiên liệu rắn Động cơ đẩy nhiên liệu rắn gồm các bộ phận chính là: thân động cơ, thỏi nhiên liệu, lớp bảo vệ nhiệt và cụm loa phụt (gồm loa và ống lót đường lửa).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Trong đó chi tiết tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm cháy yêu cầu phải chịu nhiệt độ cao là lớp cách nhiệt và cụm loa phụt của động cơ [3].

Các vật liệu compozit trên thường sử dụng sợi thủy tinh và sợi cacbon

N

làm cốt. Bởi vì hệ sợi này có khả năng tương thích với hệ polyme tốt, cơ tính

H

Ơ

cao và có khả năng chịu nhiệt rất cao. Đặc biệt sợi cacbon có độ dẫn nhiệt, dẫn

.Q

TO

ÁN

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hình 1.2. Vật liệu chịu nhiệt chế tạo từ sợi cacbon trong loa phụt của động cơ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

như trình bày tại hình 1.2.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

dụng để chế tạo vật liệu chịu nhiệt trong loa phụt của động cơ đẩy nhiên liệu rắn

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

nhiệt độ lớn hơn 3640oC [16, 18]. Do tính năng này nên sợi cacbon được sử

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

điện, chịu sốc nhiệt tốt, không bị suy giảm ở nhiệt độ cao và chỉ thăng hoa ở

đẩy nhiên liệu rắn Đối với động cơ đẩy nhiên liệu rắn nói chung thì lớp bảo vệ nhiệt thường

được chế tạo trên cơ sở compozit phenolic/vải thủy tinh, phenolic/vải cacbon, bakelit cao su/cacbon; Với cụm loa phụt thì ống lót đường lửa được chế tạo bằng compozit cacbon, vỏ loa được chế tạo bằng thép hay hợp kim titan và được bảo vệ bằng vật liệu sợi thủy tinh/ phenolic và sợi cacbon/ phenolic [3].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hoạt động của động cơ phóng: Khi khởi động động cơ phóng, kíp mồi hoạt động đốt cháy thuốc mồi.

Lửa thuốc mồi qua các lỗ trên thân hộp mồi phụt vào buồng đốt động cơ và mồi

N

cháy thỏi thuốc phóng. Thuốc phóng cháy sinh ra khí, khi áp suất trong buồng

H

Ơ

đốt tăng lên đến một giá trị nào đó (khoảng 15-25.105Pa) thì sản phẩm cháy của

.Q

Đ

Nhiệt độ khí tại cửa ra loa phụt khoảng 2180oK. Sau khoảng 2,2 giây, khi lực

N

G

đẩy của động cơ phóng giảm xuống còn 500N, vệ tinh đạt được tốc độ bay cần

H Ư

thiết thì động cơ tuốc-bin hành trình được kích hoạt và hoạt động [1, 9].

TR ẦN

Trong tổng quan này, luận văn tập trung tìm hiểu về lớp cách nhiệt, ống lót đường lửa và loa phụt của động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

B

a) Lớp cách nhiệt

10 00

Lớp cách nhiệt có vai trò bảo vệ các bộ phận của kết cấu vỏ động cơ khi cháy thuốc phóng. Nó làm giảm việc thất thoát nhiệt của khí, không để các bộ

Ó

A

phận của kết cấu bị nóng lên dẫn đến làm giảm tính bền của vật liệu, không cho

Í-

H

thân động cơ bị cháy. Yêu cầu cơ bản của lớp cách nhiệt là: độ tin cậy cao khi

-L

động cơ hoạt động, khối lượng nhẹ, bám dính tốt vào kết cấu, chống được va

ÁN

đập cơ khí và tải rung động, tính công nghệ chế tạo cao [27]. Thông thường lớp

TO

cách nhiệt được phủ trong động cơ ở những vị trí tiếp xúc với thuốc phóng cháy

D

IỄ N

Đ

ÀN

trong thời gian động cơ hoạt động.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

cháy giảm dần từ buồng đốt đến tiết diện tới hạn loa phụt và cửa ra loa phụt.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

80.000N. Lúc này, nhiệt độ đốt trong buồng cháy tăng lên, nhiệt độ sản phẩm

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

với tốc độ lớn (2400 m/s) tạo lực đẩy cho động cơ với giá trị lớn nhất là

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

quá trình cháy thuốc làm rách màng bịt loa phụt và phụt ra ngoài theo prophin

Tùy vào thiết kế của động cơ mà người ta lựa chọn kích thước và hệ vật

liệu để chế tạo lớp cách nhiệt cho phù hợp. Vật liệu dùng để chế tạo lớp cách nhiệt được chia làm hai nhóm chính:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Nhóm thứ nhất là vật liệu gốc chất dẻo phenolic. Nhóm vật liệu này được chế tạo trên cơ sở phenolic kết hợp với bông thủy tinh, vải thủy tinh, sợi amiang và vải cacbon.

N

Nhóm thứ hai là vật liệu trên cơ sở gốc cao su. Nhóm vật liệu này được

H

Ơ

chế tạo trên cơ sở gốc cao su kết hợp với sợi thủy tinh hoặc sợi amiang.

Đ

Trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn, sau khi cụm mồi của động cơ làm việc,

N

G

nhiên liệu của động cơ cháy trong buồng đốt tạo ra sản phẩm khí cháy phụt qua

H Ư

cụm loa phụt ra ngoài ở nhiệt độ khoảng: 2500oC -3000oC. Do vậy cần phải chế

TR ẦN

tạo ra loa phụt có khả năng chịu được nhiệt độ cao, độ bền cơ lý tốt dưới áp lực của luồng lửa và có khả năng chịu xói mòn để vật thể có thể ổn định đường bay.

B

Cấu tạo cụm loa phụt của vật thể bay nhiên liệu rắn gồm ba phần chính:

10 00

- Phần vỏ: được chế tạo từ hợp kim hay thép bền nhiệt. Phần này đảm bảo độ bền kết cấu chung của loa phụt, đảm bảo việc lắp ráp loa phụt được dễ dàng.

Ó

A

- Phần lõi (ống lót đường lửa): Là phần tiếp xúc trực tiếp với dòng khí

Í-

H

nóng của loa phụt. Phần này chịu những tác động khắc nghiệt nhất của dòng khí

-L

nóng phụt từ buồng đốt ra ngoài [11]. Có thể nói, đây là phần chính của loa

ÁN

phụt. Vật liệu chế tạo chi tiết này cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

TO

+ Độ bền nhiệt rất cao để đảm bảo loa phụt không bị biến dạng và phá

D

IỄ N

Đ

ÀN

hủy trong thời gian làm việc ở nhiệt độ cao.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

b) Cụm loa phụt (gồm ống lót đường lửa và loa)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

hoạt động của động cơ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

cháy chậm làm lớp bảo vệ nhiệt. Thuốc phóng này sẽ cháy trong suốt thời gian

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Ngoài hai hệ lớp bảo vệ nhiệt trên, người ta còn sử dụng thuốc phóng

+ Độ bền sốc nhiệt tốt để loa phụt không bị phá hủy do sự tăng đột ngột

của nhiệt độ do sản phẩm cháy thổi qua loa phụt + Chịu được áp suất cao của dòng khí, sự va đập mạnh của các hạt rắn trong sản phẩm cháy của nhiên liệu. + Bền hóa học ở nhiệt độ cao trong môi trường sản phẩm cháy.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

+ Độ bền riêng cao để đảm bảo loa phụt có khối lượng thấp nhất có thể Trong thực tế, ít có hệ vật liệu nào đáp ứng tối ưu được các tiêu chí trên, chỉ có hệ vật liệu compozit cacbon hiện đang được sử dụng phổ biến nhất để chế

Ơ

N

tạo ống lót đường lửa cho động cơ nhiên liệu rắn.

H

c) Loa (ống cụt)

N

G

Hệ thống bảo vệ nhiệt bằng cách hấp thụ nhiệt, được sử dụng trên tầu vũ

H Ư

trụ Mercury, Gemini vào thời kỳ đầu. Trong hệ thống này sử dụng vật liệu có độ

TR ẦN

dẫn nhiệt cao, kết hợp với bề mặt riêng lớn hấp thụ nhiệt và phân tán chúng đi một cách nhanh chóng vào môi trường xung quanh hoặc vào trong môi chất làm

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

lạnh, mà không bị nóng chảy, bay hơi hay xảy ra phản ứng hoá học.

Hình 1.4. Các hệ thống tản nhiệt dùng trong công nghiệp điện tử

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

1.2.1. Cơ chế tản nhiệt

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q ẠO

1.2. Cơ chế hoạt động của vật liệu cách nhiệt

IỄ N D

TP

thủy tinh/phenolic kết hợp với hợp kim chịu nhiệt.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

và chịu xói mòn đã giảm đi đáng kể. Loa thường được chế tạo từ hệ vật liệu sợi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Là bộ phận tiếp giáp phía ngoài của ống lót đường lửa do đó độ chịu nhiệt

Nhiệt độ giới hạn của hầu hết các vật liệu loại này thường thấp, cho phép

chúng tản được lượng nhiệt đủ lớn. Chúng chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp điện tử để tản nhiệt cho bộ vi xử lý của máy tính, chíp điện tử và trong các dàn điều hoà, tủ lạnh. Hệ thống tản nhiệt được trình bày trên hình 1.4.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.2.2. Cơ chế bức xạ nhiệt Trong phương pháp này, phần lớn lượng nhiệt được phản xạ lại về phía sau của vật thể bởi lớp phủ có khả năng phản xạ nhiệt cao trên bề mặt vật liệu

N

như Ta, Al, Ni …. Cơ chế này được sử dụng hiệu quả cho các vật thể bay ở quỹ

H

Ơ

đạo cao của trái đất, nơi có lượng bức xạ nhiệt lớn. Sự hấp thụ năng lượng ở đây

 là hằng số Bolzmal.

TR ẦN

 là độ bức xạ của bề mặt.

H Ư

N

G

qs là nhiệt độ lớn nhất đo được trên bề mặt vật liệu.

Ngoài ra các loại gốm chịu nhiệt kiểu oxit, cacbua, borat cũng thường

10 00

B

được ứng dụng làm các lá chắn nhiệt theo cơ chế này. Nhiệt độ giới hạn của chúng có thể lên đến 2500 K, nhưng nhược điểm của các loại gốm là tính giòn,

A

khả năng chịu ứng suất nhiệt kém, giá thành đắt [28].

H

Ó

1.2.3. Cơ chế thoát khí

-L

Í-

Là hệ thống bảo vệ nhiệt trong đó chất lỏng hoặc chất khí được đẩy vào lớp ranh giới giữa bề mặt vật liệu và lớp sốc nhiệt. Hiệu quả làm lạnh tỷ lệ thuận

ÁN

với tốc độ thoát khí và bề dầy của lớp ranh giới. Những khí này có thể là trơ

ÀN

TO

hoặc phản ứng đối với lớp khí nóng phía ngoài.

Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp này gặp phải trong quá trình thiết kế

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

Trong đó : Tw là nhiệt độ cân bằng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

1/ 4

ẠO

 qs  Tw =     . 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

tính toán theo phương trình sau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

khá nhỏ cỡ 2-5% tổng lượng nhiệt chiếu vào. Cân bằng năng lượng có thể được

D

IỄ N

Đ

lớp vật liệu xốp, do có sự biến đổi lớn về thể tích của chất lỏng khi chuyển sang trạng thái hơi trong lớp xốp này và có sự bít các lỗ xốp do các chất bẩn có thể hình thành trong chất lỏng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.2.4. Cơ chế tải mòn Tải mòn là cơ chế bảo vệ nhiệt rất có hiêụ quả trong việc làm giảm tối đa thụ một lượng lớn năng lượng làm biến đổi trạng thái bề mặt ban đầu của vật

H

Ơ

liệu sang các trạng thái khác như: nóng chảy, thăng hoa, phân hủy nhiệt. Sự tải

N

năng lượng mà vật liệu hấp thụ khi có tác động của dòng nhiệt, thông qua sự hấp

.Q

Đ

phần tiếp tục phân hủy nhiệt (decompossed), phần vật liệu ban đầu chưa phân

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

hủy (virgin layer) [3, 4].

Hình 1.5. Mô hình phân hủy nhiệt của vật liệu tải mòn

Ó

A

Hầu hết các hệ thống bảo vệ nhiệt trong kỹ thuật hiện đại ngày nay đều

H

dựa trên nguyên lý các tấm cách nhiệt kiểu tải mòn. Chúng có tỷ trọng nhỏ, hiệu

-L

Í-

quả cao, dễ chế tạo và đáng tin cậy.

ÁN

* Chất tải mòn cốc hoá

TO

Đây là hệ thống bảo vệ nhiệt có hiệu quả cao, được nghiên cứu cũng như

sử dụng nhiều nhất, làm các lá chắn nhiệt. Những chất tải mòn cốc hoá thường

ÀN

được nghiên cứu sử dụng là compozit phenolic/vải (sợi) cacbon; Phenolic /vải

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

1.5 gồm phần bị mất đi do phân hủy nhựa, phần sản phẩm cốc hóa (charred),

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

trong điều kiện nhiệt độ cao, vật liệu tải mòn được chia thành 4 phần như hình

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

lớn năng lượng. Tải mòn là một quá trình nội tại và tự điều chỉnh. Khi làm việc

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

mòn một phần khối lượng vật liệu ở bề mặt đồng thời sẽ làm tiêu hao một lượng

D

IỄ N

Đ

(sợi) thuỷ tinh.

Vật liệu compozit phenolic/cacbon có cơ tính cao, chịu được ứng lực lớn trên lớp phẳng, không những có khả năng bảo vệ nhiệt mà còn là vật liệu chịu tải trong kết cấu [14, 15]. Chính vì vậy mà vật liệu này được nghiên cứu và phát triển mạnh trong kỹ thuật hiện đại.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

(PF) tăng cường vải cacbon có các tính năng cơ nhiệt đáp ứng các yêu cầu sử

N

G

dụng trong chế tạo vật liệu bảo vệ nhiệt cho vỏ động cơ nhiên liệu rắn.

TR ẦN

1.3.1. Nhựa nền Phenolformandehit (PF)

H Ư

1.3. Cấu tạo của vật liệu compozit phenolic/ cacbon

Nhựa phenolic là polyme tổng hợp ra đời sớm nhất, được điều chế từ năm

B

1872 bởi Bayer khi cho phenol phản ứng với axetandehit có xúc tác axit, sau đó

10 00

được phát triển tiếp bởi Kleeberg, Smith, Blumer [5]… và trở thành sản phẩm

A

thương mại vào năm 1909 bởi Backeland với những nghiên cứu rõ ràng về ảnh

H

Ó

hưởng của xúc tác axit, kiềm, tỷ lệ mol phenol và formandehit đến sự hình thành

Í-

nhựa và việc dùng áp suất cao trong quá trình đóng rắn nóng của nhựa để loại bỏ

-L

sự xốp, tạo ra cấu trúc đặc chắc, bền vững của nhựa. Khi chuyển từ trạng thái

ÁN

ban đầu sang trạng thái đóng rắn, nhựa chuyển qua 3 trạng thái [17]: - Trạng thái A: Nhựa đã loại bỏ nước có thể ở dạng lỏng với độ nhớt khác

ÀN

nhau hoặc rắn, có khả năng tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

chúng tôi nhận thấy vật liệu compozit trên cơ sở nhựa nền phenolformandehit

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Từ những dữ liệu trên kết hợp với tài liệu trình bày ở phần tổng quan

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 1.6. Mô hình làm việc của compozit phenolic/cacbon

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

rượu etylic, axeton… hoặc dung dịch kiềm, khối lương phân tử trung bình của nhựa khoảng 1000.

- Trạng thái B: Nhựa ở trạng thái rắn không tan, giòn khi lạnh, nhưng trương trong dung môi hữu cơ, không nóng chảy nhưng biến dạng mềm bởi nhiệt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Trạng thái C: Nhựa đã đóng rắn hoàn toàn, không bị mềm hoặc nóng chảy bởi nhiệt, không tan hay trương bởi dung môi.

Tuỳ thuộc vào điều kiện tổng hợp, nhựa phenolic được chia thành 2 loại

Ơ

N

là Novolac và Resol

H

1.3.1.1. Nhựa nền PF dạng novolac

.Q

Đ

lượng phân tử khác nhau. Các xúc tác axit rất cần thiết trong quá trình đa tụ và

N

G

được chia thành hai loại:

H Ư

* Axít có hoạt tính mạnh: HCl, H2SO4, H3PO4

TR ẦN

* Axít hữu cơ có hoạt tính yếu: oxalic, lactic, p-toluen sunfonic….

Trong môi trường axít và nhiệt, các dẫn xuất o, p metylol phenol không

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Cơ chế quá trình phản ứng với xúc tác axit diễn ra như sau [30]:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Tuỳ thuộc vào tỷ lệ mol của phenol và formandehit mà nhựa thu được có trọng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ, pH và tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

fomandehyt (F) khi tỷ lệ mol P/F > 1, sử dụng xúc tác axit. Phản ứng tạo nhựa

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Là nhựa nhiệt dẻo, được điều chế bằng cách ngưng tụ phenol (P) với

diễn đến khi tạo nhựa, phản ứng tạo nhựa toả nhiều nhiệt, khoảng 88 kJ/mol.

D

IỄ N

bền, tiếp tục ngưng tụ với nhau và cả với phenol dư. Quá trình ngưng tụ tiếp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CH2

H Ư

[14]

TR ẦN

Hoặc H [C6H3(OH)CH2]n C6H4OH (n = 48)

Thông thường nhựa novolac có khối lượng phân tử trung bình từ 600 

B

800-1216 và tỷ lệ Mw : Mn vào khoảng 2,0  2,4.

10 00

1.3.1.2. Nhựa nền PF dạng resol

A

Được điều chế bằng cách ngưng tụ phenol với formandehit khi tỷ lệ mol

H

Ó

P/F < 1 trong môi trường kiềm, phản ứng tạo nhựa phụ thuộc vào các yếu tố:

Í-

nhiệt độ, pH, tỷ lệ mol các chất phản ứng. Các xúc tác kiềm thường được sử

-L

dụng là: NaOH, KOH, NH4OH,... với khoảng pH = 7  11. Giai đoạn đầu của

ÁN

phản ứng khi nhiệt độ thấp (20 – 60oC) là sự kết hơp phenol với formandehit tạo

TO

ra các dẫn xuất metylol phenol. Giai đoạn thứ 2 của phản ứng khi nhiệt độ lớn

ÀN

hơn 70oC là sự ngưng tụ các dẫn xuất metylol phenol tạo ra oligomer PF. Động

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ G

CH2

CH2

N

CH2

HO

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

OH HO

HO

ẠO

với công thức tổng quát như sau:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Nhựa tạo thành ở dạng mạch thẳng, không chứa nhóm metylol trong mạch

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

học của phản ứng tạo thành oligome PF được trình bày trong [15, 17].

Theo [9], cơ chế phản ứng tạo ra dẫn xuất metylol phenol trong môi trường kiềm như sau:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

O-

OH

O

O

+ OH -

H

H

CH2OH

N H Ư O

TR ẦN

+

CH2OH

CH2OH

H2O

+ O

O

CH2OH

CH2OH

H

10 00

B

+ OH

+

O

O

O CH2OH

CH2OH

Ó

A

CH2OH

H

CH2OH

+ CH2O

CH2O

CH2OH

O OH2C

O CH2OH

HOH2C

CH2OH

H

Qua một chuỗi các tương tác như trên các dẫn xuất mono, đi, tri metylol

Đ

ÀN

TO

H

ÁN

O

H

-L

H

Í-

H

+ CH2O

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

OH

O

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q OH

CH2OH

OH

CH2OH

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

O

CH2O

ẠO

H

H

TP

CH2O

+

U Y

O

O

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

H

O

http://daykemquynhon.ucoz.com

H

+ CH2O

Ơ

CH2OH

CH2O H

N

O

O

O

Sau đó, khi nhiệt độ >70oC, các dẫn xuất này tiếp tục ngưng tụ.

D

IỄ N

phenol được tạo thành.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

HO

OH

OH

OH

CH2OH

+

CH2

- H2O

CH2OH

HO

HO

OH

OH

Đ

- H2O

G

CH2

N

CH2OH

H Ư

Quá trình đa tụ cứ tiếp diễn cho đến khi tạo nhựa. Hỗn hợp phản ứng phân

TR ẦN

thành 2 lớp, lớp trên là nước, lớp dưới là nhựa.

Phản ứng ngưng tụ giữa phenol và formandehit trong môi trường kiềm là

B

phản ứng toả nhiệt, nhiệt lượng toả ra cỡ 58 kJ/mol [9].

10 00

Oligome tạo thành có khối lượng phân tử cỡ 400 đến 800 – 1000 [8, 9].

A

Công thức tổng quát của oligome [9]: OH

H

Ó

OH

CH2

CH2OH

Í-

HOH2C

HO

CH2

CH2

OH CH2OH

CH2

CH2

OH CH2OH

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

OH

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

HO

+

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

TP

OH

ẠO

OH

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

CH2

OH

Ngoài ra còn có sự ngưng tụ của phenol với các dẫn xuất metylol

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

CH2 - O - CH2

U Y

- H2O

N

H

+ CH2O

Ơ

N

CH2OH

CH2

Hàm lượng oxi trong nhựa resol lớn hơn ≈ 1,4 lần trong nhựa novolac.

Ngoài ra trong phân tử nhựa resol còn chứa liên kết ete – CH2 – O – CH2 – [8].

1.3.1.3. Sự đóng rắn nhựa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Quá trình đóng rắn nhựa PF giải phóng ra các chất phân tử thấp như H2O, NH3… làm co ngót thể tích và tạo thành cấu trúc xốp, do vậy nhựa cần được đóng rắn ở áp suất cao và nhiệt độ cao để tạo được vật liệu có chất lượng tốt.

H

Ơ

urotropin (hexametylen tetramin còn gọi là hexa) có công thức cấu tạo như sau:

N

Để đóng rắn nhựa nhiệt dẻo novolac cần sử dụng chất đóng rắn là

U Y

C H2

.Q TP

N H2C

N H2 C

CH2

Đ

Nó được thêm vào dung dịch nhựa trong rượu hay xeton hoặc trộn đều

N

G

cùng bột ép. Tốc độ đóng rắn tỷ lệ với lượng hexa thêm vào trong nhựa. Trong

H Ư

sản xuất công nghiệp, lượng hexa được sử dụng từ 6-14% trọng lượng nhựa. Khi

TR ẦN

hàm lượng hexa < 6%, nhựa đóng rắn sẽ kém bền nhiệt (hiện tượng đóng rắn non), còn khi hàm lượng hexa >15% thì cơ tính của nhựa cũng không tăng.

B

Quá trình đóng rắn nhựa resol là sự ngưng tụ tiếp các nhóm metylol có

10 00

trong nhựa tạo ra cấu trúc mạng không gian (rezit) và giải phóng ra nước. Tốc

A

độ đóng rắn của nhựa resol phụ thuộc vào hàm lượng nhóm metylol trong nhựa

H

Ó

và lượng phenol tự do. Tốc độ đóng rắn sẽ nhanh nếu hàm lượng nhóm metylol

Í-

trong nhựa thấp. Phenol tự do trong nhựa sẽ làm giảm tốc độ đóng rắn do nó có

-L

khả năng phản ứng tiếp với các nhóm metylol, tạo ra các dẫn xuất kiểu novolac.

ÁN

Ngoài ra nhựa resol còn có thể được đóng rắn nguội khi sử dụng xúc tác

TO

axit để nâng cao khả năng phản ứng của nhóm metylol [7, 9]. Lượng axit được

ÀN

thêm vào cho đến khi pH của nhựa  4. Các axit thường được sử dụng là HCl,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

CH2

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

H2 C

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

N

D

IỄ N

Đ

H2SO4, H3PO4; p- toluen sunphonic, oxalic.

- Nhiệt độ ép thường được tiến hành trong khoảng 140 - 200oC - Áp lực ép 140 - 600 Kgf/cm2 tuỳ mục đích sử dụng của vật liệu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.3.2. Sợi cacbon Sợi cacbon là cấu tử cơ bản đóng vai trò tăng bền (vật liệu cốt) trong compozit cacbon. Sợi cacbon có các chỉ số cơ lý tính cao như khả năng chịu

N

nhiệt cao, hệ số ma sát nhỏ, độ giãn nở nhiệt thấp, trơ trong môi trường không

H

Ơ

khí cũng như hóa chất, độ bền riêng và mô đun đàn hồi cao. Tùy thuộc vào chế

.Q

G N

1.3.2.1. Sợi cacbon trên cơ sở sợi tơ nhân tạo

Đ

tơ nhân tạo, polyacrylonitril (PAN) và hắc ín [6].

H Ư

Tơ nhân tạo là nguyên liệu chính để chế tạo các loại sợi cacbon. Trong đó, để chế tạo vật liệu cacbon [20,26].

TR ẦN

được sử dụng nhiều nhất là sợi xenlulo. Sợi xenlulo tự nhiên không được dùng

B

Quy trình chế tạo sợi cacbon trên cơ sở sợi tơ nhân tạo: Quá trình công

10 00

nghệ chế tạo sợi cacbon từ sợi tơ nhân tạo bao gồm 4 giai đoạn chính: chuẩn bị vật liệu, oxi hóa, cacbon hóa và graphit hóa.

Ó

A

Giai đoạn chuẩn bị vật liệu để loại bỏ hơi nước, tạp chất vô cơ, hữu cơ

Í-

H

bằng các dung dịch hoặc chất hoạt động bề mặt. Sau đó vật liệu được sấy ở nhiệt

-L

độ không dưới 100°C trong 15 giờ.

ÁN

Oxi hóa xenlulo được tiến hành ở nhiệt độ không vượt quá 350-400°C.

TO

Trong giai đoạn này xảy ra các phản ứng hóa học chính, khối lượng xenlulo bị

ÀN

mất đi nhiều nhất, hàm lượng cacbon trong vật liệu sau giai đoạn này không

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

xử lý nhiệt đến 3273K). Sợi cacbon được chế tạo từ ba nguồn nguyên liệu chính:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

nhiệt ở 1173-2273K) còn sợi được graphit hóa chứa trên 99% cacbon (sợi được

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

graphit hóa. Sợi được cacbon hóa chứa khoảng 80-90% cacbon (sợi được xử lý

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

độ xử lý nhiệt mà sợi cacbon được chia thành sợi được cacbon hóa và sợi được

D

IỄ N

Đ

vượt quá 60-70%.

Cacbon hóa được thực hiện ở nhiệt độ 900-1500°C. Ở giai đoạn này, tiếp

tục xảy ra các phản ứng hóa học, sản phẩm còn lại sẽ giàu cacbon hơn. Các chất phụ gia, xúc tác, môi trường lò, chế độ nhiệt đóng vai trò quan trọng trong quá trình cacbon hóa. Các chất phụ gia, xúc tác được đưa vào trực tiếp sợi ban đầu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

hoặc đưa vào lò cùng với khí lò. Quá trình cacbon hóa được thực hiện trong khí bảo vệ (nitơ hoặc argon) để sợi xenlulo không phản ứng với oxi không khí [30].

Graphit hóa được thực hiện ở nhiệt độ rất cao. Nhiệt độ cuối của quá trình

N

graphit hóa nằm trong khoảng 2600-2800°C. Hàm lượng cacbon trong sản phẩm

H

Ơ

sau quá trình này không dưới 99%. Quá trình graphit hóa được thực hiện trong

kéo; 5, 9 - trục lăn định hướng; 6, 10 - vật nặng

A

Việc kéo căng sợi trong các giai đoạn xử lý nhiệt đóng vai trò rất quan

H

Ó

trọng trong sản xuất sợi cacbon. Kéo căng sợi giúp nâng cao độ bền cũng như

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

các tính chất khác của sợi (hình 1.7).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

B

nhau. 1 - thiết bị đầu vào; 2 - bể chứa chất xúc tác; 3, 7, 11 - lò; 4, 8 - trục lăn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 1.7. Sơ đồ quá trình cacbon hóa với những phương án kéo căng sợi khác

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

môi trường có khí bảo vệ (argon) trong thời gian rất ngắn (khoảng vài phút).

Hình 1.8. Tương quan giữa giới hạn bền σB và mô đun đàn hồi E của sợi cacbon trên cơ sở xenlulo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Tính chất của sợi cacbon trên cơ sở sợi tơ nhân tạo: Mô đun đàn hồi của sợi cacbon làm từ xenlulo phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của quá trình công nghệ, trong đó quan trọng nhất là nhiệt độ cao nhất của quá trình xử lý nhiệt

H

Ơ

đạt đến 3445 MPa, mô đun đàn hồi nằm trong khoảng 690-760 GPa (hình 1.8).

N

[35]. Khối lượng riêng của sợi đạt khoảng 1300-1900 kg/m3, độ bền kéo có thể

ÁN

1.3.2.2. Sợi cacbon trên cơ sở polyacrylonitril (PAN)

TO

Cũng như sợi xenlulo, sợi PAN là nguyên liệu chính trong chế tạo sợi

ÀN

cacbon. Từ sợi PAN có thể chế tạo sợi cacbon có độ bền và mô đun đàn hồi cao.

D

IỄ N

Đ

Sợi PAN có ưu điểm là chứa hàm lượng cacbon cao (khoảng 40% khối lượng).

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

trên cơ sở xenlulo

-L

Í-

H

Hình 1.9. Tương quan giữa độ dẫn điện γ và mô đun đàn hồi E của sợi cacbon

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

đun đàn hồi của sợi cacbon.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

đun đàn hồi của sợi. Hình 1.9 trình bày sự phụ thuộc của độ dẫn điện vào mô

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Độ dẫn điện của sợi cacbon trên cơ sở xenlulo có mối tương quan với mô

Quá trình xử lý sợi PAN: Quá trình xử lý sợi PAN thành sợi cacbon bao

gồm các giai đoạn: tạo hình sợi PAN ban đầu; vuốt sơ bộ; ổn định hóa ở nhiệt độ 220°C trong không khí dưới lực căng; cacbon hóa ở nhiệt độ 1500°C trong môi trường khí trơ; graphit hóa ở nhiệt độ 3000°C trong môi trường khí trơ [32].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Đặc tính của chất đồng trùng hợp PAN: PAN là polyme vô trật tự, tuyến tính, bao gồm mạch cacbon với các nhóm cacbon-nitơ phân cực. Cấu trúc lý

Đ

kết liên phân tử của nhóm nitryl phân cực tương đối lớn. Để giảm liên kết liên

N

G

phân tử, ta thường đồng trùng hợp PAN với các đơn phân khác, ví dụ metyl

H Ư

axetat hoặc vinyl axetat (CH3COOCH=CH2). Đưa metyl axetat vào làm giảm

TR ẦN

nhiệt độ thủy tinh hóa và cho phép vuốt sợi trong nước đun sôi. Sự phân cực mạnh của các nhóm nitryl giải thích tính tan thấp của PAN. Nó có thông số hòa

10 00

B

tan tương đối cao (δ = 996 (kJ/m3)1/2). Trong đó, e = δ2 là mật độ năng lượng kết dính của polyme. Chỉ có dung môi phân cực mới được dùng để hòa tan PAN.

A

Liên kết liên phân tử do sự có mặt của các nhóm nitryl trong PAN và trong các

H

Ó

chất đồng trùng hợp của nó rất quan trọng trong quá trình sản xuất sợi cacbon.

Í-

PAN và các đồng trùng hợp của nó được tạo hình bằng phương pháp ướt

-L

và phương pháp khô trong đó phương pháp ướt được sử dụng là chủ yếu. Theo

ÁN

phương pháp này, polyme được hòa tan, dung dịch đi qua khuôn kéo sợi vào

TO

trong bể kết tủa và hình thành sợi, sau đó sợi trải qua các giai đoạn rửa sạch,

ÀN

vuốt sợi và sấy khô. Cấu trúc phân tử và tính chất của sợi phụ thuộc rất lớn vào

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

polyme. Nhiệt độ thủy tinh hóa của PAN tương đối cao (khoảng 120°C) do liên

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nhóm nitryl phân cực có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất vật lý của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 1.10. Cấu trúc lý tưởng của phân tử PAN

U Y

N

H

Ơ

N

tưởng của phân tử PAN được trình bày trên hình 1.10.

D

IỄ N

Đ

công nghệ tạo ra nó. Kết quả của quá trình tạo hình ướt là sự hình thành cấu trúc có định hướng trong các sợi PAN. Ảnh hưởng của sự thay đổi công nghệ sản xuất sợi PAN ban đầu đến tính chất của sợi sau khi được cacbon hóa đến nay vẫn là một vấn đề gây tranh cãi và cần được nghiên cứu thêm [19].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Trong phương pháp tạo hình khô, dung dịch polyme được tạo hình trong buồng thẳng đứng, dòng khí nóng thổi ngược có tác dụng làm bay hơi hết dung môi đến thời điểm hình thành sợi. Kết quả của quá trình là sự hình thành sợi có

N

cấu trúc hoàn toàn hỗn độn.

H

Ơ

Ổn định hóa PAN: Để thu được sợi cacbon có độ bền và mô đun đàn hồi

.Q

Đ

polyme phải đi theo hướng giảm độ linh động của các đại phân tử PAN hay theo

N

G

hướng liên kết các phân tử lại để loại bỏ hoàn toàn quá trình tích thoát và khả

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

năng mất hướng của mạch [31].

H

Ó

Hình 1.11. Quá trình khép vòng PAN

Í-

Sợi PAN bị thay đổi màu sắc dưới tác động của nhiệt độ cả trong môi

-L

trường khí trơ và trong môi trường chứa oxi. Hiện tượng này là kết quả của quá

ÁN

trình khép vòng PAN với sự hình thành cấu trúc bậc thang của polyme. Sơ đồ

ÀN

TO

phản ứng lý tưởng của quá trình khép vòng được trình bày trong hình 1.11.

Polyme có cấu trúc bậc thang, hình thành trong quá trình khép vòng, có

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

tinh hóa thấp hơn nhiều so với nhiệt độ quá trình cacbon hóa, ổn định hóa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

để hướng ưu tiên vẫn giữ nguyên trong sợi sau khi cacbon hóa. Do nhiệt độ thủy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

của các đại phân tử song song với trục sợi. Sau đó phải ổn định hóa cấu trúc sợi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

cao từ PAN và các chất đồng trùng hợp của nó, cần phải tạo ra hướng ưu tiên

D

IỄ N

Đ

cấu trúc hóa học khác nhau, phụ thuộc vào môi trường tiến hành xử lý nhiệt là môi trường khí trơ hay là môi trường chứa oxi. Sự hình thành cấu trúc bậc thang trong polyme làm tăng đáng kể sự ổn định nhiệt của vật liệu do sự hình thành liên kết đôi cacbon-cacbon. Như vậy, sự khép vòng PAN phải xảy ra trước quá trình cacbon hóa và về bản chất nó chính là quá trình ổn định hóa PAN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Nghiên cứu quá trình khép vòng trong môi trường khí trơ bằng phương pháp phân tích nhiệt cho thấy peak tỏa nhiệt tại nhiệt độ xấp xỉ 270°C, tương ứng với quá trình khép vòng của nhóm nitryl. Sự thoát một lượng lớn HCN và

N

NH3 trùng với hiệu ứng tỏa nhiệt trên đường cong phân tích nhiệt. Sự thoát HCN

H

Ơ

đi kèm với sự hình thành liên kết đôi của cacbon trong polyme, còn NH3 là sản

N

G

Nhiệt lượng sinh ra khi đó có thể làm giảm hướng ưu tiên trong trong cấu trúc

H Ư

sợi, ảnh hưởng xấu đến cơ tính của sợi cacbon. Trong điều kiện đẳng nhiệt xuất

TR ẦN

hiện khuynh hướng tăng số vòng và vẫn giữ được hướng ưu tiên trong sợi trong

A

10 00

B

toàn bộ thời gian sợi được kéo căng. Quá trình được trình bày trong hình 1.12.

Í-

H

Ó

Hình 1.12. Cấu trúc lý tưởng của sợi PAN được ổn định hóa trong môi trường khí trơ

-L

Khi ổn định hóa sợi PAN trong không khí sẽ diễn ra không chỉ phản ứng

ÁN

khép vòng mà còn diễn ra sự tương tác giữa polyme và oxi của môi trường. Hiện

TO

nay, công nghệ chế tạo sợi cacbon ổn định hóa sợi PAN trong không khí chiếm

D

IỄ N

Đ

ÀN

ưu thế hơn do độ ổn định thu được cao hơn trong môi trường khí trơ [24].

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

quá trình khép vòng đã dừng lại, có thể dẫn tới hiện tượng khép vòng quá nhanh.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

ẠO

điều kiện đẳng nhiệt hoặc nâng nhiệt rất chậm. Nếu nhiệt độ tiến gần 270°C và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Trong môi trường khí trơ, quá trình khép vòng trong sợi phải diễn ra trong

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

dưới 270°C HCN sinh ra ít hơn, do đó liên kết đôi cũng giảm đi.

U Y

N

phẩm thoát ra khi kết thúc phản ứng. Trong điều kiện đẳng nhiệt tại nhiệt độ

Cacbon hóa và graphit hóa: Cacbon hóa là quá trình nhiệt phân sợi PAN

đã ổn định hóa, trong đó diễn ra quá trình chuyển hóa sợi PAN thành sợi cacbon.

Trong giai đoạn này sẽ đạt được những tính chất cần thiết của sợi cacbon. Quá trình cacbon hóa được tiến hành trong môi trường khí trơ tại nhiệt độ 1000 1500°C. Tại nhiệt độ đó gần như tất cả các nguyên tố bị loại bỏ khỏi sợi, trừ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

cacbon. Tại nhiệt độ dưới 1000°C diễn ra chủ yếu sự thoát các sản phẩm khí của quá trình nhiệt phân. Để quá trình thoát khí diễn ra nhanh cần tăng đều nhiệt độ (với vận tốc khoảng 21°C/phút) liên tục đến 1000°C. Thành phần hóa học của

N

sợi sau khi nung đến 1000°C bao gồm khoảng 94% cacbon và 6% nitơ. Khi xử

H

Ơ

lý sợi ở nhiệt độ 1300°C, trong vật liệu chỉ còn khoảng 0,3% nitơ. Nitơ ảnh

Ó

A

khác nhau: 1 - 0,5; 2 - 15; 3 - 2; 4 - 4; 5 - 8; 6 - 25°C/phút

H

Graphit hóa được tiến hành ở nhiệt độ trên 1800°C để tăng mô đun đàn

-L

Í-

hồi của sợi. Hàm lượng cacbon trong sợi phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình

ÁN

xử lý nhiệt. Trong khi sợi sau khi cacbon hóa có thành phần chiếm khoảng 80-

TO

95% cacbon thì sau khi graphit hóa có thành phần chiếm khoảng 99% cacbon.

ÀN

Nếu khối lượng riêng của sợi PAN ban đầu là 1200 kg/m3 thì khối lượng

D

IỄ N

Đ

riêng của sợi cacbon nằm trong khoảng 1700-2100 kg/m3 (trong khi khối lượng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Hình 1.13. Sự thay đổi độ giảm khối lượng theo nhiệt độ với tốc độ nung sợi

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

PAN mất khoảng 55-60% khối lượng ban đầu.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

cacbon hóa sợi PAN được trình bày trong hình 1.13. Ở nhiệt độ 1600°C sợi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

hưởng rất quan trọng đến tính chất điện của sợi cacbon. Độ giảm khối lượng khi

riêng của graphit dạng đơn tinh thể lý tưởng là 2260 kg/m3). Sau khi xử lý nhiệt đường kính của sợi ban đầu giảm đi gần một nửa. Đường kính trung bình của sợi cacbon nằm trong khoảng 7-10 μm [23].

Tính chất của sợi cacbon trên cơ sở PAN: Độ bền kéo và mô đun đàn hồi cao của sợi cacbon có được do tính dị hướng cao của tinh thể graphit. Để đạt được Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

cơ lý tính cao nhất thì các mặt cơ sở của tinh thể graphit phải song song với trục của sợi. Trong tinh thể graphit lý tưởng, mô đun đàn hồi của tinh thể phụ thuộc rất lớn vào hướng của nó so với mặt cơ sở. Theo mặt cơ sở mô đun đàn hồi đạt 1000

N

GPa, nhưng chỉ lệch đi 15° thì giá trị đó đã giảm xuống còn 70 GPa. Do đó sợi

H

Ơ

cacbon có mô đun đàn hồi cao phải có cấu trúc mặt cơ sở định hướng nhất so với

.Q

A

sợi cacbon trên cơ sở PAN vào nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt

H

Ó

Mô đun đàn hồi bắt đầu tăng nhanh ngay ở nhiệt độ thấp của quá trình xử

-L

Í-

lý nhiệt và tiếp tục tăng khi gia tăng nhiệt độ. Tuy nhiên không chỉ nhiệt độ quá

ÁN

trình nhiệt phân ảnh hưởng đến mô đun đàn hồi của sợi cacbon. Như trên đã

TO

trình bày, mô đun đàn hồi cao của sợi còn thu được khi tạo được hướng ưu tiên

ÀN

trong sợi song song với trục sợi [24, 26].

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của sợi cacbon trên cơ sở PAN phức tạp

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO Đ G N H Ư TR ẦN B 10 00

Hình 1.14. Sự phụ thuộc của mô đun đàn hồi E (a) và giới hạn bền σB (b) của

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

PAN vào nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt được trình bày trên hình 1.14.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Sự phụ thuộc của mô đun đàn hồi và giới hạn bền sợi cacbon trên cơ sở

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

trục sợi [37].

D

IỄ N

Đ

hơn. Trên hình 1.14b trình bày sự phụ thuộc giới hạn bền vào nhiệt độ cacbon hóa sợi PAN. Giới hạn bền của sợi thay đổi khi tăng nhiệt độ nhiệt phân. Giá trị giới hạn bền cao nhất của sợi đạt được khoảng 3100 MPa khi nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt khoảng 1200-1400°C. Những sợi được xử lý ở nhiệt độ cao hơn có độ bền giảm rõ rệt. Giới hạn độ bền của sợi được giải thích do sự có mặt của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

khuyết tật trong sợi. Những khuyết tật chính trong sợi được chia thành bốn loại chính: tạp chất vô cơ; tạp chất hữu cơ; lỗ hổng và lỗ rỗ. Những khuyết tật này ảnh hưởng rõ rệt nhất từ nhiệt độ 1500°C, giải thích sự giảm độ bền của sợi khi

Trong quá trình chuyển hóa sợi PAN thành sợi cacbon, diễn ra sự thay đổi

B

điện trở riêng từ 108 Ω.m (của sợi ban đầu) đến 0,1 Ω.m (của sợi sau khi xử lý ở

10 00

nhiệt độ 3000°C). Độ dẫn điện của sợi tăng chủ yếu ở khoảng nhiệt độ 5001000°C. Sự giảm điện trở diễn ra mạnh nhất ở khoảng nhiệt độ 600-700°C,

Ó

A

chính trong khoảng nhiệt độ này sự thoát nitơ diễn ra mạnh nhất. Để thu được

Í-

H

sợi cacbon có điện trở cao, trong cấu trúc sợi cần giữ lại được một phần nitơ

-L

[11]. Sự phụ thuộc của điện trở sợi vào nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt được trình

ÁN

bày trong hình 1.15.

TO

Độ dẫn điện của sợi cacbon còn phụ thuộc vào hướng ưu tiên trong sợi.

ÀN

Hướng ưu tiên trong sợi lại quyết định đến mô đun đàn hồi của sợi. Hình 1.16

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

trình xử lý nhiệt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

H Ư

Hình 1.15. Sự phụ thuộc của điện trở sợi cacbon ρ (μΩ.cm) vào nhiệt độ quá

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

được xử lý ở khoảng nhiệt độ này [38].

đàn hồi của sợi.

D

IỄ N

Đ

trình bày sự phụ thuộc của độ dẫn điện sợi cacbon trên cơ sở PAN vào mô đun

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

G

1.3.2.3. Sợi cacbon trên cơ sở hắc ín

H Ư

N

Trong những nguyên liệu dùng để chế tạo sợi cacbon, hắc ín dầu mỏ và

TR ẦN

hắc ín than đá là nguyên liệu rẻ tiền và phổ biến nhất.

Quy trình chế tạo sợi cacbon trên cơ sở hắc ín: Sản xuất sợi cacbon trên

B

cơ sở hắc ín gồm hai quá trình: sản xuất sợi mô đun thấp và graphit hóa sợi thu

10 00

được dưới áp lực. Nguyên liệu đầu vào là hắc ín đẳng hướng dễ nóng chảy. Sơ đồ sản xuất sợi cacbon từ hắc ín như sau:

Ó

A

- Kéo sợi từ pha nóng chảy;

Í-

H

- Đóng rắn liên tục ở nhiệt độ thấp;

-L

- Cacbon hóa trong môi trường khí trơ;

ÁN

- Graphit hóa dưới áp lực ở nhiệt độ cao.

TO

Sản xuất sợi có tính chất ưu việt theo phương pháp trên đòi hỏi chi phí rất

ÀN

cao do cần thời gian đóng rắn lâu và cần nhiệt độ cao khi kéo sợi. Về nguyên tắc

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

mô đun đàn hồi E của sợi

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

Hình 1.16. Sự phụ thuộc của độ dẫn điện γ của sợi cacbon trên cơ sở PAN vào

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

theo phương pháp này có thể thu được sợi với giới hạn bền kéo 2585MPa và mô đun đàn hồi 480GPa. Nhưng thông thường mô đun đàn hồi sợi cacbon từ hắc ín khi không tiến hành căng sợi trong quá trình graphit hóa không vượt quá 35-70 GPa. Những sợi này dùng để lắng đọng Bo trong sản xuất sợi Bo. Quá trình sản xuất sợi cacbon từ hắc ín tinh thể lỏng bao gồm:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Giữ nhiệt 400-450°C trong môi trường khí trơ thời gian dài để thu được trạng thái tinh thể lỏng; - Tạo hình sợi từ hắc ín tinh thể lỏng;

Ơ

N

- Đóng rắn sợi;

H

- Cacbon hóa sợi;

.Q

Đ

máy nén đã gia nhiệt đến một nhiệt độ xác định. Sau đó hắc ín nóng chảy được

N

G

ép qua khuôn kéo vào môi trường khí trơ. Thường tốc độ tạo hình khoảng 127

H Ư

m/phút, hệ số kéo vuốt khoảng 1000:1. Đường kính sợi thu được khoảng 10-15

TR ẦN

μm. Hệ số kéo vuốt đóng vai trò quan trọng không chỉ để thu được sợi với đường kính cần thiết, mà còn để tăng tính định hướng trong sợi. Sau đó sợi được

B

sấy ở nhiệt độ khoảng 300°C trong môi trường chứa oxy hoặc ở nhiệt độ thấp

10 00

hơn trong dung dịch có tính oxy hóa cao.

Cacbon hóa và graphit hóa. Sau khi sấy sợi hắc ín được cacbon hóa và

Ó

A

graphit hóa ở nhiệt độ khoảng 3000°C. Kết quả quá trình đó là hắc ín được cốc

Í-

H

hóa, sau đó chuyển thành vật liệu cacbon và graphit. Trong quá trình đó, đầu

-L

tiên sợi được đưa qua lò để đóng rắn, sau đó qua lò cacbon hóa. Quá trình

ÁN

cacbon hóa được thực hiện ở nhiệt độ 1000°C qua hai giai đoạn nhỏ. Ở giai đoạn

TO

đầu sợi được nung đến 950°C, kết quả là sự thoát rất nhanh của các sản phẩm

ÀN

khí làm xuất hiện trong sợi lỗ khí và vết nứt. Những khuyết tật này làm giảm cơ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

đầu vào là hắc ín nóng chảy chứa khoảng 50-90% tinh thể lỏng được chứa trong

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

lỏng có thể áp dụng công nghệ sản xuất sợi tổng hợp thông thường. Nguyên liệu

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tạo hình sợi từ hắc ín tinh thể lỏng: Khi tạo hình sợi từ hắc ín tinh thể

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

- Graphit hóa sợi.

D

IỄ N

Đ

lý tính của sợi. Sau quá trình cacbon hóa, sợi được xử lý nhiệt ở 1200-3000°C. Tính chất của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín: Hình 1.17 trình bày sự phụ

thuộc của giới hạn bền sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ quá trình xử lý nhiệt. Độ bền của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín không cao do sự có mặt của nhiều

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

khuyết tật trong cấu trúc sợi. Điều này đã hạn chế ứng dụng của sợi cacbon trên

H Ư

nhanh khi tăng nhiệt độ xử lý nhiệt được giải thích do tính định hướng của cấu

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

trúc sợi tăng khi nâng nhiệt [32].

Đ

ÀN

TO

Hình 1.18. Sự phụ thuộc của mô đun đàn hồi E của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ xử lý nhiệt

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

trình xử lý nhiệt được trình bày trong hình 1.18. Mô đun đàn hồi của sợi tăng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Đ

Sự thay đổi mô đun đàn hồi của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín trong quá

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

ẠO

ín vào nhiệt độ xử lý nhiệt

IỄ N D

TP

Hình 1.17. Sự phụ thuộc của giới hạn bền kéo σB của sợi cacbon trên cơ sở hắc

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

cơ sở hắc ín trong chế tạo compozit.

Sự phụ thuộc của điện trở riêng sợi cacbon trên cơ sở hắc ín vào nhiệt độ

xử lý nhiệt được trình bày trong hình 1.19. Sợi cacbon trên cơ sở hắc ín là chất dẫn điện tốt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

N

Cấu trúc của compozit cacbon-cacbon được phân loại theo cấu trúc hình học của nó như trình bày tại hình 1.20. Trong đó, cấu trúc sử dụng nhiều nhất

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

làm vật liệu kết cấu là compozit cacbon-cacbon gia cường đa hướng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

Đ

1.4. Cấu trúc vật liệu compozit cacbon-cacbon

ẠO

vào nhiệt độ xử lý nhiệt T

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Hình 1.19. Sự phụ thuộc của điện trở riêng ρ của sợi cacbon trên cơ sở hắc ín

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hình 1.20. Cấu trúc vật liệu compozit cacbon-cacbon [28] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Cũng như các loại vật liệu compozit khác, vật liệu compozit cacboncacbon thường có cấu trúc phân lớp dạng 1D, 2D. Những năm gần đây, người ta đã chế tạo được các vật liệu compozit cacbon-cacbon có cấu trúc không gian

N

3D, 4D [28]. Hệ vật liệu này đảm bảo độ bền cơ học cao theo nhiều hướng trong

H

Ơ

không gian, hệ số giãn nở nhiệt thấp, khắc phục được những nhược điểm của vật

.Q

sợi

Độ

lượng

bền

bền

riêng, kéo,

nén,

N

G

Độ

H Ư

tạo pha nền cacbon; loại cốt

Khối

TR ẦN

Phương pháp công nghệ chế

Đ

Bảng 1.1. Tính chất của một số vật liệu compozit cacbon-cacbon

sợi mô đun đàn hồi cao

1,75

Phương pháp pha lỏng áp lực

2÷3

1,50

80,0 185,5

6

Cấu trúc cốt; dạng nền

3D; Piro-cacbon Cốt vải; Nhựa phenolic

H

Ó

A

thấp; sợi mô đun đàn hồi thấp

α.106, 1/K

70,5 200,0

10 00

Lắng đọng cacbon từ pha khí;

nở nhiệt

B

g/cm3 MPa MPa

Hệ số dãn

Í-

Phương pháp pha lỏng môi

-L

trường khử oxy; sợi mô đun 1,70

91,0

99,0

2,6

ÁN

đàn hồi cao

TO

Lắng đọng cacbon từ pha khí,

ÀN

sợi mô đun đàn hồi cao

1,80 100,0 200,0

4

Cốt vải; Nhựa phenolic 4D; Pirocacbon

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

chế tạo, tính toán cơ học và ứng dụng trong những ngành kỹ thuật quan trọng.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

khăn và đang dần được hoàn thiện về mặt thiết kế cấu trúc vật liệu, công nghệ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

nổi trội khác [12, 13]. Tuy nhiên, điều kiện công nghệ chế tạo còn nhiều khó

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

liệu phân lớp. Vật liệu cacbon-cacbon cấu trúc không gian còn có nhiều ưu điểm

D

IỄ N

Đ

1.5. Tính chất vật liệu compozit cacbon-cacbon Tính chất của vật liệu compozit cacbon-cacbon thay đổi trong một dải rất rộng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tính chất của vật liệu nền, cốt sợi, khả năng liên kết giữa cốt và nền, điều kiện tẩm nhựa, đóng rắn, cacbon hóa, graphit hóa, điều kiện lắng đọng pirocacbon cũng như số lượng lặp lại chu trình tẩm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

nhựa [9]. Ngoài ra phải kể đến ảnh hưởng của cấu trúc phôi sợi đến tính chất của compozit. Khối lượng riêng của vật liệu compozit cacbon-cacbon phụ thuộc vào

Ơ

chất đặc trưng của một số compozit cacbon-cacbon sản xuất tại Liên bang Nga.

N

các yếu tố kể trên, nằm trong khoảng 1,35 ÷ 2,0 g/cm3. Bảng 1.1 trình bày tính

H

Khác hẳn những vật liệu compozit khác, vật liệu compozit cacbon-cacbon

.Q

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

khoảng cách giữa các dảnh sợi là 0,75 mm) [2, 13].

Đ

hướng z và x (vật liệu 3D đang xét có các sợi cốt theo tỷ lệ x:y:z = 2:2:3 và

độ (1 - theo hướng x; 2 - theo hướng z)

TO

ÁN

Hình 1.21. Sự phụ thuộc độ bền kéo của compozit cacbon-cacbon 3D vào nhiệt Khi xem xét những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của compozit cacbon-

Đ

ÀN

cacbon phải kể đến ảnh hưởng của phương pháp chế tạo vật liệu. Bảng 1.2 trình

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Hình 1.21 cho thấy độ bền kéo của compozit 3D được tăng lên rõ rệt theo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

nhiệt độ và khả năng tự khắc phục lỗi khuyết tật của vật liệu khi tăng nhiệt.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

giải thích là do sự tích thoát nội ứng suất nhờ tính dẻo của vật liệu tăng khi tăng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

có một số tính chất cơ lý tốt lên khi nhiệt độ tăng lên [10,18]. Điều này được

phương pháp pha khí và phương pháp kết hợp.

D

IỄ N

bày tính chất đặc trưng của compozit cacbon-cacbon chế tạo từ sợi PAN bằng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 1.2. Tính chất của compozit cacbon-cacbon chế tạo bằng các phương pháp tạo pha nền khác nhau [3] Phương pháp pha khí Phương pháp kết hợp z

1,6 ÷ 1,7

xy 1,8 ÷ 1,9

50 ÷ 80

60

Nén

50 ÷ 80

50 ÷ 80

Kéo

50 ÷ 70

50 ÷ 70

Uốn

13 ÷ 50

13 ÷ 50

-

-

3

3

4

4

-

10

-

10

H Ư

N

G

70

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

Độ dẫn nhiệt ở 21°C, W/(m.K)

120

TR ẦN

Hệ số dãn nở nhiệt, x106 1/K

B

Nén

100-120

Đ

Mô đun đàn hồi, MPa, khi

100-120

40

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hình 1.22. Sự phụ thuộc của hệ số dãn nở nhiệt (a) và độ dẫn nhiệt (b) của vật

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

50 ÷ 80

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Uốn

70

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N 110

U Y

70

.Q

70

TP

Kéo

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Độ bền, MPa, khi

N

Khối lượng riêng, g/cm3

xy

Ơ

x

H

Tính chất cơ lý

liệu compozit cacbon-cacbon 3D vào nhiệt độ. (1 - lý thuyết; 2 - thực nghiệm) Hình 1.22 trình bày sự phụ thuộc của hệ số dãn nở nhiệt và hệ số dẫn

nhiệt của vật liệu compozit cacbon-cacbon 3D vào nhiệt độ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất - Sợi cacbon môđun đàn hồi cao mác Culon-500, khối lượng riêng

N

1,9g/cm3 (Argon, Nga) được xử lý ở 400oC trong môi trường không khí.

H

Ơ

- Bột graphit, kích thước hạt <90μm (Trung Quốc).

Đ

- Khí CH4 độ tinh khiết >99% (Singapo).

N

G

- Khí Ar độ tinh khiết >99% (Việt Nam).

H Ư

2.2. Thiết bị

TR ẦN

2.2.1. Thiết bị chế tạo

- Máy ép thuỷ lực có gia nhiệt loại 30T, Carver, Mỹ.

B

- Tủ sấy chân không Memmert Vo500, Đức.

10 00

- Máy khuấy cơ, máy khuấy từ có gia nhiệt IKA-RH, Đức.

- Khuôn ép thủy lực, Việt Nam.

Ó

A

- Máy cắt mẫu mái chèo Ceast, Italia.

Í-

H

- Cân điện tử, Ohaus, Mỹ.

-L

- Thiết bị lò nung kiểu ống, Nabertherm, Đức.

ÁN

- Lò cảm ứng trung tần, nhiệt độ nung tối đa đến 2300oC, Trung Quốc.

ÀN

TO

2.2.2. Thiết bị phân tích - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL 6610 LA, Nhật Bản, đặt tại Viện

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

- Hexametylen tetramin, độ tinh khiết >99% (Xilong, Trung Quốc).

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

- Etanol 96o (Trung Quốc).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Vật liệu/ Viện KHCN QS).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

- Nhựa phenolfomaldehit dạng novolac (PF) (tổng hợp tại Viện Hóa học -

D

IỄ N

Đ

Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự; - Máy phân tích nhiệt vi sai (DSC/TGA) NETZSCH STA 409 PC/PG,

Đức, đặt tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự; - Máy phân tích quang phổ hồng ngoại FT-IR TENSOR II, hãng Bruker, Đức đặt tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Máy phân tích kích thước hạt LA 950, Horiba, Úc đặt tại Viện Kỹ thuật Hoá học, Sinh học và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công an; học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;

Đ

phối trộn, ép tạo hình, phân hủy nhiệt, thấm cacbon từ pha hơi, xử lý nhiệt như

N

G

trình bày tại sơ đồ hình 2.1.

H Ư

Giai đoạn 1: Phối trộn

TR ẦN

Trộn đều 80g bột graphit và 5g sợi cacbon vào các dung dịch PF (phenol fomaldehit) có hàm lượng nhựa 15g thu được hỗn hợp lỏng G-CF/PF. Hỗn hợp

B

trên để khô tự nhiên trong không khí 24 giờ, sau đó được sấy khô ở 90ºC trong 4

10 00

giờ để loại bỏ hết dung môi (hỗn hợp ở dạng đặc).

Giai đoạn 2: Ép tạo hình

Ó

A

- Hỗn hợp sau khi sấy khô được cho vào khuôn ép. Tiến hành ép gia nhiệt

Í-

H

theo hai giai đoạn với áp lực ép 50÷200 kgf/cm2.

-L

+ Giai đoạn 1: nâng nhiệt độ khuôn từ nhiệt độ phòng lên 120ºC, ép đẳng

ÁN

nhiệt tại 120ºC trong 30 phút.

TO

+ Giai đoạn 2: nâng nhiệt lên 165ºC, ép đẳng nhiệt tại 165ºC trong 10÷40

D

IỄ N

Đ

ÀN

phút. Sau đó mẫu được làm nguội tự nhiên theo khuôn ép đến nhiệt độ phòng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Tiến hành chế tạo mẫu vật liệu compozit cacbon-cacbon qua 5 giai đoạn:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

2.3.1. Chế tạo mẫu compozit cacbon-cacbon

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.3. Thực nghiệm

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

đặt tại Viện Kỹ thuật Hóa học, Sinh học và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công an.

H

Ơ

- Máy xác định tính chất cơ học, Tinius Olsen H100KU, Hounsfield, Anh,

N

- Máy nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray), PANalytical, Hà Lan, đặt tại Viện Hóa

- Các mẫu compozit sau khi ép được cắt thành các mẫu kích thước 10×10

×10 mm để khảo sát ảnh hưởng của áp lực ép, thời gian ép đến tính chất cơ lý từ đó chọn ra chế độ ép thích hợp để tiến hành bước tiếp theo.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bột graphit + sợi cacbon + nhựa phenolic

Giai đoạn 1: . PHỐI TRỘN

N

Sấy 90ºC, 4 giờ

U Y

Giai đoạn 2: ÉP TẠO HÌNH

Đ

Giai đoạn 3: PHÂN HỦY NHIỆT

N H Ư

Compozit C-C (cốt cacbon + nền sợi cacbon)

G

1000ºC, 4 giờ, Ar

TR ẦN

Giai đoạn 4: THẤM CACBON

Giai đoạn 5: XỬ LÝ NHIỆT 2100 ºC, 2 giờ, Ar

Ó

A

10 00

B

Compozit C-C-C (cốt cacbon + nền sợi cacbon + nền pirocacbon)

TỪ PHA HƠI 1100 ºC, 4 giờ, Ar + CH4

Í-

H

Compozit cacbon - cacbon

-L

Hình 2.1. Sơ đồ quá trình chế tạo mẫu vật liệu compozit cacbon-cacbon

ÁN

Giai đoạn 3: Phân hủy nhiệt

TO

Quá trình phân hủy nhiệt nhằm mục đích phân hủy nhựa nền để vật liệu

ÀN

chỉ còn cấu trúc khung cacbon. Sau đó tiến hành thấm cacbon từ thể khí vào

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

Compozit (cốt cacbon + nền sợi phenolic)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

165ºC, 10÷40 phút, 50÷200 kgf/cm2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

Hỗn hợp (bột graphit + sợi cacbon + nhựa phenolic)

được cấu trúc tốt nhất.

D

IỄ N

Đ

trong các lỗ trống bị phân hủy để nâng cao mật độ, tiếp tục lặp lại quá trình để

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

20ml/phút. Chế độ phân hủy nhiệt: tốc độ nâng nhiệt 5ºC/phút, nhiệt độ phân

TR ẦN

hủy 1000ºC trong thời gian 2giờ, giữ đẳng nhiệt từ đó chọn ra chế độ phân hủy

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

nhiệt thích hợp để tiến hành các bước tiếp theo.

Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ CVI

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

N

G

nung kiểu ống (Nabertherm, Đức) trong môi trường khí bảo vệ Ar với lưu lượng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Đ

Quá trình phân hủy nhiệt các mẫu vật liệu được thực hiện trên thiết bị lò

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q ẠO

Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ phân hủy nhiệt

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

Giai đoạn 4: Thấm cacbon từ pha hơi Sau khi phân hủy nhiệt, vật liệu bị rỗng, do đó cần phải lắng đọng cacbon bằng phương pháp thấm cacbon từ thể khí để nâng cao mật độ.

Quá trình thấm cacbon từ thể khí (CVI) vào vật liệu được thực hiện trên thiết bị lò nung kiều ống (Nabertherm, Đức) tại 1100ºC trong 4 giờ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hydrocacbon được sử dụng để tạo pirocacbon là CH4 với lưu lượng 20ml/phút, khí mang là Ar với lưu lượng 5ml/phút. Quá trình này được thực hiện lặp lại nhiều lần để thu được vật liệu có cấu trúc khung cacbon tốt nhất.

N

Giai đoạn 5: Xử lý nhiệt (XLN)

H

Ơ

Xử lý nhiệt trong lò cảm ứng trung tần: nhiệt độ 2100ºC, thời gian giữ

ÁN

2.3.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất vật liệu cách nhiệt, chịu nhiệt của động

TO

cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Các mẫu vật liệu khảo sát từ lớp cách nhiệt và loa phụt của động cơ đẩy

ÀN

nhiên liệu rắn A72 được tiến hành cắt gia công cơ khí và khảo sát, đặc trưng cấu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

Hình 2.4. Sơ đồ thiết bị xử lý nhiệt chế tạo compozit cacbon-cacbon

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

lấy mẫu và khảo sát một số tính chất của vật liệu sau XLN.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

cấu trúc của sản phẩm. Hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ phòng tiến hành ngắt khí Ar,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nhiệt 2 giờ trong môi trường khí Ar (lưu lượng 100ml/phút) để định hình được

D

IỄ N

Đ

trúc và tính chất của vật liệu: hiển vi điện tử quét (SEM), phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX), phổ hồng ngoại (FT-IR), nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray), phân tích nhiệt (DSC/TGA), tính chất cơ học (độ bền kéo đứt, độ bền uốn), cân thủy tĩnh (tỷ trọng biểu kiến, độ xốp tổng, độ xốp kín)...

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.3.3. Đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu chế tạo được Các mẫu vật liệu compozit (cốt cacbon + nền sợi phenolic); compozit C-C (cốt cacbon + nền sợi cacbon); compozit C-C-C (cốt cacbon + nền sợi cacbon +

N

nền pirocacbon và compozit cacbon - cacbon chế tạo tại các giai đoạn 2, 3, 4, 5

H

Ơ

trong quá trình chế tạo mẫu vật liệu tại hình 2.1 được tiến hành cắt gia công cơ

.Q

H Ư

Nguyên tắc: Các bước sóng

TR ẦN

của tia X nằm trong khoảng từ 1Ao đến 50Ao. Chúng có năng lượng lớn

B

nên có thể xuyên vào chất rắn.

10 00

Khoảng cách d giữa các lớp nanoclay và giữa các mặt tinh thể

H

Í-

n 2 sin 

-L

d

Ó

A

được xác định theo định luật Bragg:

ÁN

Với: d: khoảng cách giữa hai mặt song song,

Đ

ÀN

TO

n: số bậc phản xạ (1, 2, 3, 4….), θ: góc giữa tia và mặt phẳng pháp tuyến,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

G

N

2.4.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray)

Đ

2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

IỄ N D

ẠO

(X-Ray), cân thủy tĩnh (tỷ trọng biểu kiến, độ xốp tổng, độ xốp kín)...

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

(DSC/TGA), tính chất cơ học (độ bền kéo đứt, độ bền uốn), nhiễu xạ Rơnghen

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hạt. hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hồng ngoại (FT-IR), phân tích nhiệt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

khí và khảo sát, đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu: phân tích kích thước

λ = 1,54 Ao là bước sóng của tia Rơnghen.

Phương pháp nhiễu xạ tia X cho biết khoảng cách cơ bản d 001 giữa các lớp

tinh thể. Từ các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ nhiễu xạ tia X, tìm được 2θ thì có thể tính được d001. So sánh giá trị d001 tìm được với giá trị d001 chuẩn sẽ xác định được cấu trúc của mẫu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Cách tiến hành: Mẫu vật liệu cần nghiên cứu được đưa vào vào buồng đo để tiến hành chụp phổ và máy sẽ tự động ghi lại các đỉnh hấp thụ của vật liệu.

Thiết bị: Máy nhiễu xạ Rơnghen Siemens D5000, Đức, ống phát tia Cu

N

bước sóng K = 1,54Ao có lọc tia, cường độ ống phóng 0,030A, góc quét 2

U Y

học và công nghệ quân sự, Bộ Quốc phòng.

.Q

Đ

cứu. Chùm electron đập vào mẫu phát ra các điện tử phản xạ thứ cấp. Mỗi điện

N

G

tử phát xạ này qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu,

H Ư

chúng được khuếch đại đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh.

TR ẦN

Mỗi điểm trên mẫu nghiên cứu cho một điểm trên màn ảnh. Độ sáng tối trên màn ảnh tuỳ thuộc lượng điện tử thứ cấp phát ra tới bộ thu, đồng thời phụ thuộc

B

vào khuyết tật bề mặt của mẫu nghiên cứu.

10 00

Cách tiến hành: Mẫu vật liệu bị phá huỷ ở điều kiện nghiên cứu với kích thước phù hợp và được gắn lên giá đỡ. Phủ lên bề mặt phá huỷ của mẫu bằng

Ó

A

một lớp platin mỏng bằng phương pháp bốc bay trong chân không để tăng độ

-L

vật liệu.

Í-

H

dẫn điện. Mẫu nghiên cứu được đưa vào buồng đo để chụp bề mặt phá huỷ của

ÁN

Thiết bị: Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL 6610 LA, Nhật Bản, đặt

TO

tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự;

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.4.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

thẳng qua trường điện từ, thấu kính, trường quét rồi hội tụ xuống mẫu nghiên

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Nguyên tắc: Chùm electron (được tạo ra tại catot) đi theo một đường

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

thay đổi từ 2-45o, tốc độ đếm 1o/ phút, đặt tại Viện Hoá học-Vật liệu, Viện Khoa

Nguyên lý chung: Phổ tán sắc năng lượng tia X là kỹ thuật phân tích

thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ. Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử SEM, ở đó ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn. Khi chùm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử.

Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỷ lệ với

.Q

Đ

thành phần các nguyên tố này. Các mẫu đo phổ tán sắc EDX trong luận văn này

G

được thực hiện trên máy JEOL 6610 LA, Nhật Bản, đặt tại Viện Hóa học - Vật

H Ư

N

liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.

2.4.4. Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR

TR ẦN

Nguyên tắc: Các phân tử khi bị kích thích bởi bức xạ hồng ngoại (λ = 2,5 ÷ 15 µm) sẽ sinh ra chuyển động quay phân tử và dao động của nguyên tử trong

10 00

B

phân tử. Các nhóm chức khác nhau sẽ có tần số dao động khác nhau và cho phổ hồng ngoại đặc trưng cho từng nhóm, mỗi nhóm chức sẽ có một vài đỉnh hấp thụ

Ó

A

ứng với các tần số riêng.

Í-

H

- Dao động hoá trị () là những dao động làm thay đổi chiều dài liên kết

-L

của các nguyên tử trong phân tử nhưng không làm thay đổi góc liên kết.

ÁN

- Dao động biến dạng () là những dao động làm thay đổi góc liên kết

TO

nhưng không làm thay đổi chiều dài liên kết của các nguyên tử trong phân tử.

ÀN

Cách tiến hành: Mẫu vật liệu cần nghiên cứu được trộn và ép viên với

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

về các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về tỷ lệ

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

có mặt trong chất rắn. Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Có nghĩa là, tần số tia X phát ra là đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

N

nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley:

D

IỄ N

Đ

KBr. Mẫu nghiên cứu được đưa vào vào buồng đo để tiến hành chụp phổ và máy sẽ tự động ghi lại các đỉnh hấp thụ của vật liệu.

Thiết bị: Máy quang phổ hồng ngoại FT-IR TENSOR II, Bruker, Đức đặt tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.4.5. Phương pháp phân tích nhiệt (DSC/TGA) Nguyên tắc: Khi thay đổi nhiệt độ thì các đại lượng vật lý như năng đổi. Phân tích nhiệt là phương pháp đo một cách liên tục các mẫu vật liệu nghiên

H

Ơ

cứu dưới dạng hàm của nhiệt độ.

N

lượng chuyển pha, độ nhớt, entropy…, khối lượng của mẫu vật liệu cũng bị thay

.Q

chất phụ gia…

G

Đ

Phương pháp quét nhiệt vi sai (DSC) là phương pháp phân tích mà khi

H Ư

N

xuất hiện sự chuyển pha trên mẫu, năng lượng sẽ được thêm vào hoặc mất đi trong mẫu đo hoặc mẫu chuẩn sao cho nhiệt độ giữa mẫu chuẩn và mẫu đo luôn

TR ẦN

bằng nhau. Năng lượng cân bằng này được ghi lại và cung cấp kết quả đo về năng lượng chuyển pha của vật liệu. Đường cong DSC thu được thay đổi theo

B

trục nhiệt độ và xuất hiện các đỉnh thu nhiệt và toả nhiệt ứng với quá trình

10 00

chuyển pha của mẫu.

A

Cách tiến hành: Lấy mẫu vật liệu cần nghiên cứu cho vào cốc gốm và

H

Ó

đặt vào vào buồng đựng mẫu, mở van bình khí nitơ tạo môi trường khí trơ cho

Í-

mẫu vật liệu. Đặt chế độ đo mẫu với dải đo từ 25 ÷ 800oC, tốc độ gia nhiệt

-L

10oC/phút. Máy sẽ tự động ghi lại và xuất các kết quả ở dạng phân tích nhiệt

ÁN

trọng lượng (TGA) và quét nhiệt vi sai (DSC).

TO

Thiết bị: Máy phân tích nhiệt vi sai (DSC/TGA) NETZSCH STA 409

ÀN

PC/PG, Đức với dải đo từ 25 ÷ 1400oC, tốc độ gia nhiệt 5 ÷ 10oC/phút, trong

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

dùng để xác định thành phần khối lượng các chất có mặt trong mẫu, dung môi,

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

các phản ứng hoá học của mẫu vật liệu. Đường TGA thay đổi theo trục nhiệt độ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

khối lượng chất bị mất đi (hay nhận vào) do quá trình chuyển pha hoặc xuất hiện

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) là phương pháp xác định

D

IỄ N

Đ

môi trường bình thường hoặc môi trường khí trơ (nitơ, argon), đặt tại Viện Hóa học - Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.

2.4.6. Phương pháp phân tích cỡ hạt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Cách tiến hành: Pha mẫu trong dung dịch nước với tỷ lệ 2%, khuấy đều, thêm chất ổn định huyền phù, đổ rót vào phễu đo của máy, đặt chế độ quét từ 10 nm ÷ 100 µm.

N

Thiết bị: Máy phân tích kích thước hạt LA 950, Horiba, Úc đặt tại Phòng

H

Ơ

thí nghiệm Vật liệu chuyên dụng, Viện Kỹ thuật Hoá học, Sinh học và Tài liệu

U Y

2.4.7. Xác định tính chất cơ học của vật liệu

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TR ẦN

F a.b

k =

N

H Ư

thử. Độ bền kéo đứt được tính theo công thức:

G

Đ

độ bền kéo đứt sẽ tự động ghi lại lực kéo, độ dãn dài và tính lực kéo đứt mẫu

Với: k: Độ bền giới hạn khi kéo, MPa.

10 00

B

F: Tải trọng phá huỷ mẫu, N. a: Chiều dày của mẫu, mm.

A

b: Chiều rộng mẫu, mm

H

Ó

Cách tiến hành: Chế tạo mẫu vật liệu có bề mặt nhẵn, bằng phẳng, không

-L

Í-

phồng rộp. Cắt mẫu vật liệu thành hình chữ nhật với chiều dài 150 mm, chiều rộng 20 mm. Sử dụng máy cắt mẫu Ceast, Italia cắt các mẫu vật liệu trên thành

TO

ÁN

hình dạng mái chèo theo tiêu chuẩn ISO 527-2012.

D

IỄ N

Đ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

cách kéo hai đầu mẫu vật liệu trên máy kéo đứt cho đến khi mẫu bị đứt. Máy đo

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

Nguyên tắc: Xác định độ bền kéo đứt theo tiêu chuẩn ISO 527-2012 bằng

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.4.7.1. Độ bền kéo đứt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

nghiệp vụ, Bộ Công an.

+ Chiều dài khoảng làm việc (lo): 100 mm. + Đường kính góc lượn: 20  25 mm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Gắn chặt hai đầu mẫu vật liệu vào ngàm kẹp và tiến hành kéo đứt trên máy xác định tính chất cơ học với tốc độ kéo 1 mm/phút, máy đo sẽ tự động cho kết quả. Số lượng mẫu đo từ 3  5 mẫu để lấy kết quả trung bình.

N

Thiết bị: Máy xác định tính chất cơ học, Tinius Olsen H100KU,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

Hoá Sinh và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công an.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

Hounsfield, Anh, đặt tại Phòng thí nghiệm Vật liệu chuyên dụng, Viện Kỹ thuật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.4.7.2. Độ bền uốn Nguyên tắc: Xác định độ bền uốn theo tiêu chuẩn ISO 178:2010 (E) bằng cách sử dụng đầu đo cơ học phá hủy mẫu theo cách tác dụng lực vào giữa mẫu

Ơ H

3.F.L 2.b.a 2

U Y Đ

a: Chiều dày của mẫu, mm.

N

G

Cách tiến hành: Chế tạo mẫu vật liệu có bề mặt nhẵn, bằng phẳng, không

H Ư

phồng rộp. Cắt mẫu vật liệu thành hình chữ nhật với chiều dài 80 mm, chiều

TR ẦN

rộng 15 mm và chiều dày theo kích thước thực của mẫu. Để mẫu vật liệu lên gối đỡ, đặt tải trọng ở điểm giữa của khoảng cách 2 gối đỡ và trùng với điểm giữa

B

của mẫu. Tiến hành đo trên máy xác định tính chất cơ học với tốc độ uốn 1

10 00

mm/phút, máy sẽ ghi lại lực phá gãy mẫu và tiết diện mẫu để xử lý và tự động cho kết quả. Số lượng mẫu đo từ 3  5 mẫu để lấy kết quả trung bình.

Ó

A

Thiết bị: Máy xác định tính chất cơ học, Tinius Olsen H100KU,

Í-

H

Hounsfield, Anh, đặt tại Phòng thí nghiệm Vật liệu chuyên dụng, Viện Kỹ thuật

-L

Hoá Sinh và Tài liệu nghiệp vụ, Bộ Công an.

ÁN

2.4.8. Phương pháp cân thủy tĩnh

TO

Sử dụng phương pháp cân thủy tĩnh để xác định tỷ trọng, độ xốp của các

ÀN

mẫu nghiên cứu. Phương pháp dựa trên nguyên lý một vật thể rắn ngập trong

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

b: Chiều rộng của mẫu, mm.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

F: Tải trọng phá huỷ mẫu, N.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Với: u: Độ bền giới hạn khi uốn, MPa.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

u =

N

cho đến khi mẫu bị gãy. Độ bền uốn được tính theo công thức:

D

IỄ N

Đ

chất lỏng chịu lực đẩy Acsimet bằng trọng lượng của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Các thông số xác định bằng phương pháp cân thủy tĩnh: - Tỷ trọng biểu kiến của mẫu:  bk 

G0 .H2 O G am  G TT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

[g / cm3 ]

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í-

-L A

Ó

H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

ẠO

Đ

TP

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ÁN

TO

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

http://www. lrc.tnu.edu.vn/

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Độ xốp hở:

G am  G 0 .100 [%] G am  G TT

.Q ẠO

Trong đó:

Đ

G0: Khối lượng mẫu khô cân trong không khí, [g]

N

G

Gam: Khối lượng mẫu ẩm (ngâm thấm bão hòa nước cất) cân trong

H Ư

không khí, [g]

TR ẦN

GTT: Khối lượng mẫu cân trong nước cất, [g] bk: Tỷ trọng biểu kiến của mẫu, [g/cm3]

10 00

B

nuoc: Tỷ trọng biểu kiến của nước cất, [g/cm3]

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

graphit: Tỷ trọng biểu kiến của graphit, [g/cm3]

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

[%]

TP

 kin   tong   ho

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

- Độ xốp kín:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Ơ

 bk .100 [%] graphit

U Y

 tong  100 

N

- Độ xốp tổng:

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

 ho 

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phân tích tính chất nguyên liệu đầu 3.1.1. Bột graphit

N

Bột graphit được nghiền mịn, dùng rây với kích thước mắt lưới 38μm để

H

Ơ

rây loại bỏ hạt có kích thước lớn. Hình ảnh của bột graphit sử dụng làm chất gia

D

IỄ N

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

Hình 3.1. Bột graphit sử dụng trong chế tạo compozit cacbon-cacbon

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

pháp tán xạ laser được trình bày tại hình 3.2.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

quả xác định kích thước bột graphit bằng máy phân tích cỡ hạt theo phương

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

cường trong chế tạo compozit cacbon-cacbon được trình bày tại hình 3.1. Kết

Hình 3.2. Giản đồ phân tích cỡ hạt của bột graphit Kết quả cho thấy hạt graphit có kích thước phân bố trong khoảng từ 4÷200μm, đường kính hạt trung bình và số lượng hạt nhiều nhất được xác định

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

khoảng 15,8μm, số lượng hạt có kích thước nhỏ hơn 30μm chiếm khoảng 80%.

Sự phân bố không theo quy luật của cỡ hạt có kích thước trên 30μm có thể giải thích là do sự kết tụ của các hạt graphit có kích thước nhỏ hơn.

N

Kết quả phân tích thành phần hoá học của bột graphit bằng ảnh phổ SEM-

D

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

EDX được trình bày trên hình 3.3

Hình 3.3. Phổ SEM-EDX xác định thành phần bột graphit Kết quả phân tích cho thấy thành phần hoá học của mẫu chủ yếu cacbon,

hàm lượng đạt 99,51% về khối lượng, còn lại là oxi, điều này cho thấy độ tinh khiết của hạt graphit rất cao. Do vậy bột graphit sau khi được tuyển chọn hoàn toàn có thể sử dụng để làm chất độn trong chế tạo compozit cacbon - cacbon.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.1.2. Sợi cacbon Sợi cacbon được tách ra từ vải cacbon, cắt nhỏ với chiều dài khoảng 1 cm như trình bày tại hình 3.4. Sợi cacbon được làm sạch bề mặt bằng etanol, sau đó

Sợi cacbon trơ về mặt hoá học nên khả năng bám dính kém với nền

10 00

B

compozit. Đã có nhiều công trình công bố các phương pháp xử lý khác nhau để tăng khả năng bám dính với nhựa nền. Trong đó xử lý bề mặt sợi cacbon bằng

A

phương pháp nhiệt được sử dụng rộng rãi do có nhiều ưu điểm. Luận văn này

H

Ó

lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt để tiến hành xử lý bề mặt sợi cacbon.

-L

Í-

Mẫu sợi cacbon sau khi xử lý nhiệt tại 400oC được tiến hành xác định

ÁN

hình thái học bằng phương pháp chụp ảnh FeSEM như trình bày tại hình 3.5 và

TO

phân tích EDX để xác định thành phần hóa học như trình bày tại hình 3.6.

ÀN

Kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử quét (FeSEM) của mẫu sợi cacbon trình

bày tại hình 3.5 cho thấy cấu trúc hình thái học của bề mặt sợi cacbon sau khi xử

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR ẦN

cacbon-cacbon

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.4. Vải sợi cacbon và cacbon sợi ngắn sử dụng trong chế tạo compozit

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

sấy ở nhiệt độ 70ºC trong 1 giờ để loại bỏ hết etanol.

D

IỄ N

Đ

lý tại 400oC trong không khí có các rỗ xốp kích thước khoảng 0,1÷0,2μm phân bố đều trên bề mặt. Điều này giúp cho sợi có khả năng bám dính tốt với nền nhựa phenol khi chế tạo compozit góp phần nâng cao các chỉ tiêu cơ lý cho sản phẩm compozit cacbon-cacbon.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

G

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

nhiệt ở 400oC (b)

Đ

Hình 3.5. Ảnh FeSEM của bề mặt sợi cacbon khi chưa xử lý nhiệt (a) và đã xử lý

ÁN

Hình 3.6. Phổ EDX về thành phần hóa học của sợi cacbon xử lý nhiệt ở 400oC

TO

Kết quả phân tích thành phần hóa học của sợi bằng phổ tán sắc năng

ÀN

lượng tia X (EDX) trình bày tại hình 3.6 cho thấy, khi sợi được xử lý nhiệt tại 0,80%. Điều này cho thấy, quá trình oxi hoá bề mặt mẫu đã xảy ra khi tiến hành xử lý nhiệt trong môi trường không khí.

D

IỄ N

Đ

400oC thì ngoài lượng cacbon, mẫu sợi còn xuất hiện hàm lượng oxi có giá trị là

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

(b)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ẠO

(a)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.2. Phân tích cấu trúc và tính chất của vật liệu chế tạo trên cơ sở sợi cacbon/ phenolic và so sánh với vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

Ơ

N

3.2.1. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy

H

nhiên liệu rắn A72

.Q

Đ

Mẫu vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 sau khi thu

H Ư

quả phân tích được trình bày tại bảng 3.1.

N

G

thập được tiến hành gia công mẫu và xác định tỷ trọng biểu kiến của mẫu. Kết

TR ẦN

Bảng 3.1. Tỷ trọng của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Tỷ trọng (g/cm3)

STT

1,241

10 00

1

1,243

1,242

1,242

H

Ó

A

2 3

Trung bình

B

Từng phần

Í-

Kết quả xác định tỷ trọng trung bình của 3 mẫu được cắt tại ba vị trí khác

-L

nhau cho thấy độ sai lệch của mẫu là không đáng kể. Điều này cho thấy sự phân

ÁN

bố của sợi gia cường trong compozit rất đồng đều. Giá trị tỷ trọng trung bình xác

TO

định được của vật liệu là 1,242 g/cm3, phù hợp với các công bố tiêu chuẩn về vật

ÀN

liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

3.2.1.1. Tỷ trọng của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

tính chất của vật liệu. Kết quả xác định cấu trúc và tính chất như sau:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

liệu rắn A72 và tiến hành cắt gia công cơ khí, khảo sát, đặc trưng cấu trúc và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Mẫu vật liệu khảo sát được lấy từ lớp cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên

D

IỄ N

Đ

3.2.1.2. Tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Mẫu vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 được tiến hành xác định độ bền kéo đứt, mô đun đàn hồi kéo, độ bền uốn. Kết quả phân tích được trình bày tại bảng 3.2.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.2. Tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Tính chất

Đơn vị

Giá trị thu được

1

Độ bền kéo đứt

MPa

201,6

2

Mô đun đàn hồi kéo

GPa

2,86

3

Độ bền uốn

MPa

82,3

.Q

Đ

hợp của nhựa nền với cốt sợi là rất cao. So sánh tính chất cơ lý của vật liệu với

H Ư

cho động cơ đẩy nhiên liệu rắn hỗn hợp.

N

G

các công bố tiêu chuẩn cho thấy nó phù hợp với tính chất của vật liệu cách nhiệt

TR ẦN

3.2.1.3. Phổ hồng ngoại của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

B

Tiến hành tách mẫu lấy phần cốt sợi và phần nhựa nền trong mẫu vật liệu

10 00

cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 và đem phân tích phổ hồng

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

ngoại FT-IR. Kết quả phân tích được trình bày tại hình 3.7 và hình 3.8.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

đều cao hơn compozit hữu cơ thông thường. Điều này cho thấy khả năng tương

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

nhiên liệu rắn A72 cho thấy độ bền kéo đứt, mô đun đàn hồi kéo và độ bền uốn

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Kết quả xác định tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

N

STT

Hình 3.7. Phổ hồng ngoại của mẫu nhựa phân tách từ vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của mẫu nhựa phân tách từ vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 cho thấy xuất hiện pic tại bước sóng 3343 cm-1 chân rộng đặc trưng cho dao động của nhóm chức OH, pic tại

N

bước sóng 3138 cm-1 đặc trưng cho nhóm CH của vòng thơm; pic tại 2912 cm-1

H

Ơ

đặc trưng cho C-H trong nhóm CH2 mạch thẳng. Các pic trong vùng 1600 -

.Q

Đ

dao động thế ở vị trí para, chú ý với 3 đỉnh trong vùng 1255 – 1240 cm-1, 1175 –

N

G

1150 cm-1, 835 – 745 cm-1 đặc trưng cho dao động của alkyl phenol. Các pic có

H Ư

bước sóng trong vùng 821 cm-1 và 758 cm-1 có cường độ mạnh và trung bình đặc

TR ẦN

trưng cho dao động của các nhóm thế trong vòng thơm. Pic tại bước sóng 1597 cm-1 là dao động biến dạng đặc trưng của nhóm NH. Kết quả phổ hồng ngoại

B

này cho thấy nhựa nền phân tách từ vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên

10 00

liệu rắn A72 đặc trưng cho liên kết của nhựa phenolic với chất đóng rắn chứa

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

nhóm amin.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

cho dao động C-O, cụ thể là C-OH trong vòng của phenol với 1 đỉnh cho thấy

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

cm-1 và 1507 cm-1). Pic tại bước sóng 1228 cm-1 với cường độ mạnh, đặc trưng

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

nhân gây nên dao động khung (ở trường hợp này là hai pic tại bước sóng 1597

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

1500 cm-1 có hai hay ba vân do dao động hoá trị của các liên kết C- C trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.8. Phổ hồng ngoại của mẫu sợi cacbon phân tách từ vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Kết quả phân tích phổ hồng ngoại của cốt sợi phân tách từ vật liệu cách

N

nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 trình bày tại hình 3.8 cho thấy xuất

H

Ơ

hiện pic tại bước sóng 3735 cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm OH của

.Q

Đ

cho dao động của nhóm OH (nhóm OH của liên kết C-OH). Pic tại bước sóng

N

G

1679-1547 cm-1 cường độ yếu đặc trưng cho dao động C=C của vòng benzen.

H Ư

Kết quả này cho thấy các pic này đặc trưng cho sợi cacbon được chế tạo từ sợi

TR ẦN

PAN. Kết quả phân tích phổ hồng ngoại cho thấy vật liệu được chế tạo trên cơ sở sợi cacbon (sợi được chế tạo từ sợi PAN).

B

Nhận xét:

10 00

- Kết quả phân tích tính chất cơ lý của vật liệu cách nhiệt phù hợp với các

A

công bố tiêu chuẩn của vật liệu cách nhiệt sử dụng cho động cơ nhiên liệu rắn

Ó

hỗn hợp.

Í-

H

- Vật liệu cách nhiệt sử dụng cho động cơ nhiên liệu rắn hỗn hợp có độ

-L

bền kéo đứt, mô đun đàn hồi kéo và độ bền uốn cao hơn so với compozit hữu cơ

ÁN

thông thường. Chúng được chế tạo từ compozit sợi cacbon với nhựa nhiệt rắn

ÀN

TO

phenolic và được đóng rắn bằng hợp chất amin.

Các kết quả phân tích tính chất cơ lý và đặc trưng cấu trúc này là cơ sở để

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

trong vùng 1420-1400 cm-1). Pic tại bước sóng 3476 cm-1 chân rộng đặc trưng

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

đặc trưng của dao động biến dạng NH; ngoài ra có dao động của mạch cacbon

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

trưng là 2 pic trong vùng 3350-3200 cm-1 và 1 đỉnh trong vùng 1620-1590 cm-1

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nước (nước kết tinh hoặc hơi ẩm). Có thể có sự xuất hiện của amin bậc 1, đặc

D

IỄ N

Đ

luận văn tiến hành chế tạo thử nghiệm vật liệu trên cơ sở sợi cacbon/phenolic nhằm tạo ra hệ vật liệu có tính chất tương đương với vật liệu cách nhiệt sử dụng cho động cơ nhiên liệu rắn hỗn hợp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.2.2. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu chế tạo trên cơ sở sợi cacbon/ phenolic 3.2.2.1. Hình thái học của sợi cacbon biến tính

N

Kết quả chụp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của mẫu sợi cacbon sau khi

đồng đều, trong khoảng từ 8-10µm, nguyên liệu hoàn toàn đáp ứng được yêu

A

cầu sử dụng trong chế tạo vật liệu compozit cách nhiệt.

H

Ó

Phương pháp chế tạo vật liệu compozit cách nhiệt được tiến hành như sau:

-L

Í-

hoà tan theo tỉ lệ % khối lượng nhựa phenolic: hexa metylen tetramin : etanol =

ÁN

50 : 6 : 44 thu được dung dịch P. Cân 50 g sợi cacbon trộn đều với 30 g dung

TO

dịch P. Hỗn hợp P được sấy ở nhiệt độ 80oC trong 3 giờ, sau đó ép nóng với áp lực ép 150 kg/cm2 và nhiệt độ 120oC, thời gian ép 30 phút, tiến hành nâng nhiệt

ÀN

lên 165oC, thời gian ép 90 phút thu được mẫu compozit sợi cacbon/phenolic.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

B

Kết quả cho thấy sợi cacbon có cấu trúc bề mặt phẳng, kích thước sợi khá

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.9. Ảnh SEM của sợi cacbon sau khi biến tính bề mặt

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

biến tính bề mặt được trình bày tại hình 3.9.

D

IỄ N

Đ

3.2.2.2. Tỷ trọng của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được Kết quả xác định tỷ trọng biểu kiến của compozit sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo được trình bày tại bảng 3.3.

Bảng 3.3. Tỷ trọng của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được STT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Tỷ trọng (g/cm3) http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Từng phần

2

1,238

3

1,237

1,237

N

1,236

Ơ

1

Trung bình

N

H

Kết quả cho thấy tỷ trọng của mẫu chế tạo là 1,237 g/cm3, gần giống và

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

N

G

Kết quả phân tích độ bền kéo đứt, mô đun đàn hồi kéo, độ bền uốn của

H Ư

compozit sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo được trình bày trong bảng 3.4.

STT

TR ẦN

Bảng 3.4. Tính chất cơ lý của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được Tính chất

Đơn vị

Giá trị thu được

MPa

189,2

Độ bền kéo đứt

2

Mô đun đàn hồi kéo

GPa

2,39

3

Độ bền uốn

MPa

72,4

A

10 00

B

1

H

Ó

Kết quả cho thấy độ bền kéo, mô đun đàn hồi kéo và độ bền uốn của vật

Í-

liệu sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo đều thấp hơn so với mẫu vật liệu

-L

cách nhiệt chuẩn trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 của Nga. Tuy nhiên độ

ÁN

bền kéo và mô đun đàn hồi kéo vẫn nằm trong phạm vi cho phép của vật liệu cách nhiệt cho động cơ nhiên liệu rắn hỗn hợp. Kết quả này cũng cho thấy cần

ÀN

thiết phải tiếp tục nghiên cứu, tối ưu công nghệ chế tạo, tỷ lệ thành phần vật liệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

3.2.2.3. Tính chất cơ lý của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ẠO

xốp của vật liệu còn lớn dẫn đến tỷ trọng của mẫu thấp.

TP

hợp trong chế tạo vật liệu cách nhiệt, sự khác biệt có thể được giải thích là do độ

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

liệu rắn A72 (1,242 g/cm3), điều này cho thấy tỷ lệ chế tạo mẫu ban đầu là phù

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

chỉ thấp hơn một chút so với mẫu phân tích từ vật liệu của động cơ đẩy nhiên

D

IỄ N

Đ

nhằm nâng cao hơn nữa tính chất của vật liệu nghiên cứu.

3.2.2.4. Hình thái học của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được Ảnh hiển vi điện tử quét của compozit sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo với độ phóng đại 2000 lần được trình bày tại hình 3.10.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả hình thái học cho thấy vật liệu có cấu trúc đan xen giữa sợi cacbon và nhựa nền. Bề mặt vật liệu không phẳng, bị rỗ xốp lớn, điều này có thể là do khả năng thấm ướt của nhựa nền chưa tốt dẫn đến sự điền đầy của nhựa

N

chưa cao. Kết quả ảnh SEM cũng cho thấy giá trị tỷ trọng và các chỉ tiêu cơ lý

H

Ơ

của mẫu vật liệu compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được kém hơn so với

.Q

ÁN

Hình 3.10. Ảnh SEM của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được

TO

3.2.2.5. Phân tích nhiệt vật liệu chế tạo được Mẫu nhựa nền và mẫu compozit sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo

ÀN

được tiến hành phân tích nhiệt vi sai với tốc độ gia nhiệt 5oC/phút trong môi

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

thấm ướt của sợi gia cường.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

sâu hơn nữa về các yếu tố ảnh hưởng của hàm lượng nhựa, độ nhớt nhựa đến sự

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

hợp lý. Để khắc phục hiện tượng này cần phải tiến hành các nghiên cứu khảo sát

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

mẫu vật liệu cách nhiệt chuẩn trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 của Nga là

D

IỄ N

Đ

trường không khí. Kết quả phân tích được trình bày tại hình 3.11.

Kết quả cho thấy đối với mẫu nhựa nền thì khi nâng nhiệt đến khoảng 100oC, mẫu bắt đầu có sự giảm khối lượng, khi tiếp tục nâng nhiệt thì khối lượng của mẫu tiếp tục giảm và quá trình phân huỷ vật liệu xảy ra cực đại tại nhiệt độ 515,4 oC. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Đối với mẫu compozit sợi cacbon/phenolic thì khi nâng nhiệt cũng xảy ra hiệu ứng tương tự như của mẫu nhựa nền, tuy nhiên độ bền nhiệt tăng cao hơn. Đường TGA có khối lượng giảm nhẹ khi nâng nhiệt đến 500oC. Tiếp tục nâng

N

nhiệt thì quá trình phân huỷ nhiệt cũng xảy ra và đạt cực đại tại 515,4 oC, nhiệt

H

Ơ

độ này trùng với nhiệt độ phân huỷ của nhựa nền. Điều này chứng tỏ độ ổn định

cacbon/phenolic (đường trên) do luận văn chế tạo

D

IỄ N

Đ

ÀN

Nhận xét:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

TO

ÁN

Hình 3.11. Giản đồ phân tích nhiệt của nhựa nền (đường dưới) và compozit sợi

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q -L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

của nhựa nền là rất tốt sau quá trình gia công mẫu.

So sánh kết quả phân tích cấu trúc và khảo sát tính chất của vật liệu

compozit sợi cacbon/phenolic do luận văn chế tạo với vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 cho thấy vật liệu chế tạo được đã có một số tính chất đáp ứng được yêu cầu và được đánh giá là phù hợp để chế tạo vật liệu cách nhiệt cho động cơ đẩy nhiên liệu rắn. Cần tiếp tục tiến hành các nghiên cứu sâu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

hơn về hệ vật liệu này nhằm tăng cường tính chất của hệ vật liệu, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đặt ra của động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

3.3. Cấu trúc và tính chất vật liệu compozit C-C-C sau các quá trình thấm

N

cacbon từ thể khí -xử lý nhiệt (CVI-XLN)

H

Ơ

Vật liệu compozit graphit-sợi cacbon/nhựa phenolic (G-CF/PF) trước và

.Q

G

(1)

N

CH4 → Cnguyên tử + 2H2 (khí)

Đ

cacbon tồn tại chủ yếu ở dạng vô định hình.

H Ư

3.3.1. Cấu trúc hình thái học của vật liệu compozit C-C-C

TR ẦN

Kết quả hình thái học (FeSEM) của bề mặt mẫu sau xử lý CVI chu kỳ 1 tại hình 3.12 cho thấy, mẫu có bề mặt phẳng, không có vết nứt do các hạt cacbon

Hình 3.12. Ảnh SEM của mẫu compozit C-C-C sau CVI chu kỳ 1

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

lắng đọng trên bề mặt.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

tử cacbon thấm vào bên trong cũng như phủ trên bề mặt mẫu compozit, lúc này

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

khí CH4 phân hủy tại 1100oC trong 4 giờ tạo nên các nguyên tử cacbon, các nguyên

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

cacbon từ thể khí (CVI). Quá trình CVI có tác dụng điền cacbon vào các lỗ xốp,

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

sau khi được xử lý nhiệt (XLN) ở các chu kỳ khác nhau được tiến hành thấm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Sau khi CVI, tiến hành XLN ở nhiệt độ 2100oC trong 2 giờ trong môi trường khí Ar với các chu kỳ lặp lại.

Kết quả hình thái học (FeSEM) của bề mặt mẫu sau XLN ở chu kỳ 1 tại

N

hình 3.13 cho thấy đã có sự thay đổi đáng kể so với mẫu chưa được XLN (hình

H

Ơ

3.12), trên bề mặt vật liệu đã xuất hiện những vệt nứt vỡ lớn. Điều này là do khi

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Hình 3.13. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 1

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q 10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

tượng co kéo vật liệu gây nứt và có dấu hiệu bong vỡ bề mặt.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

XLN ở nhiệt độ cao sẽ diễn ra quá trình chuyển cấu trúc vật liệu dẫn đến hiện

Hình 3.14. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả hình thái học (FeSEM) của bề mặt mẫu sau CVI-XLN ở chu kỳ 2 tại hình 3.14 cho thấy bề mặt vật liệu vẫn xuất hiện vết nứt, tuy nhiên chiều rộng vết nứt và lượng vết nứt đã giảm đáng kể, điều này chứng tỏ vật liệu đã dần ổn

tại hình 3.15 cho thấy bề mặt mẫu đã có sự thay đổi rõ rệt, các lỗ xốp nhỏ dần,

Ó

A

hiện tượng bong tróc, vỡ bề mặt đã giảm rất lớn, bề mặt đồng đều và đanh chắc

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

hơn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

B

Kết quả hình thái học (FeSEM) của bề mặt mẫu sau CVI-XLN ở chu kỳ 3

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.15. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 3

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

định sau 2 chu kỳ CVI-XLN.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.16. Ảnh SEM của mẫu compozit cacbon-cacbon sau XLN chu kỳ 4 Kết quả hình thái học (FeSEM) của bề mặt mẫu sau CVI-XLN ở chu kỳ 4 tại hình 3.16 cho thấy bề mặt mẫu phẳng, đồng đều và đanh chắc. Điều này có

N

thể do sau quá trình XLN các nguyên tử cacbon này được chuyển pha, tạo nên

H

Ơ

bề mặt đanh chắc, ổn định tổ chức.

.Q

Đ

phục được hiện tượng phá vỡ cấu trúc vật liệu.

N

G

3.3.2. Phân tích nhiễu xạ Rơnghen của vật liệu compozit C-C-C

H Ư

Để hiểu rõ hơn ảnh hưởng của quá trình CVI-XLN đến cấu trúc của vật

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

và sau khi XLN từ chu kỳ 1 đến 4.

TR ẦN

liệu, tiến hành phân tích nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray) của mẫu sau CVI chu kỳ 1

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

đến chu kỳ 4 để đảm bảo được quá trình chuyển pha, ổn định tổ chức và khắc

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

tượng co kéo gây biến dạng cấu trúc vật liệu. Như vậy, cần tiến hành CVI-XLN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thấy sau 4 chu kỳ CVI-XLN thì cấu trúc vật liệu đã ổn định, không còn hiện

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Phân tích cấu trúc hình thái học của mẫu compozit cacbon-cacbon cho

Hình 3.17. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen (X-Ray) của mẫu compozit C-C-C sau CVI chu kỳ 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả ảnh nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit C-C-C sau CVI chu kỳ 1 tại hình 3.17 cho thấy mẫu chỉ xuất hiện các pic đặc trưng của cacbon dạng tinh thể, không xuất hiện pic của các nguyên tố khác, chứng tỏ vật liệu đã được

Í-

H

Các kết quả ảnh nhiễu xạ Rơnghen của các mẫu compozit cacbon-cacbon

-L

sau CVI-XLN chu kỳ từ 1 đến 4 chu kỳ trình bày tại các hình từ 3.18 đến 3.21

ÁN

cho thấy các sau khi XLN đều chỉ xuất hiện các pic đặc trưng của cacbon dạng

TO

tinh thể, không xuất hiện pic của các nguyên tố khác giống như trường hợp của

ÀN

mẫu compozit C-C-C sau CVI chu kỳ 1 trình bày tại hình 3.17. Tuy nhiên, mẫu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

XLN chu kỳ 1

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Ó

A

Hình 3.18. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q 10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

phân huỷ nhiệt hoàn toàn, chỉ còn lại cấu trúc khung cacbon.

D

IỄ N

Đ

sau khi được XLN tại chu kỳ 1 (hình 3.18) có cường độ pic lớn hơn rất nhiều so với mẫu chưa được XLN (hình 3.17). Tiếp tục tăng số chu kỳ CVI-XLN cho thấy, chiều rộng của pic hẹp hơn, cường độ cao hơn và các đỉnh pic rõ nét hơn, góc 2 có sự dịch chuyển. Điều này cho thấy, khi tăng số chu kỳ CVI-XLN thì độ trật tự hóa và ổn định tổ chức của CCC tăng, nhưng mức độ tăng không

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

giống nhau, giảm dần khi số chu kỳ tăng. Kết quả này cũng phù hợp và chứng

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

XLN chu kỳ 2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

B

Hình 3.19. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

minh cho kết quả chụp ảnh FeSEM cấu trúc của vật liệu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hình 3.20. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

Như vậy, mẫu CVI-XLN sau 4 chu kỳ cho cấu trúc ổn định, độ trật tự và

H

Ó

A

độ chuyển pha sang tinh thể tốt hơn làm tăng khả năng liên kết của các cấu tử

Í-

trong vật liệu compozit cacbon- cacbon.

-L

3.3.3. Phân tích tính chất cơ, lý của vật liệu compozit C-C-C

ÁN

Các mẫu compozit cacbon-cacbon trước và sau CVI-XLN do luận văn chế

TO

tạo được tiến hành đo độ xốp, tỷ trọng biểu kiến và độ bền nén. Kết quả đo được

D

IỄ N

Đ

ÀN

trình bày trên bảng 3.5.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

XLN chu kỳ 4

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

B

Hình 3.21. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu compozit cacbon-cacbon sau

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

XLN chu kỳ 3

Kết quả cho thấy, mẫu sau khi CVI-XLN 1 chu kỳ có tỷ trọng biểu kiến

của vật liệu giảm 2,77%, độ xốp tổng tăng so với mẫu sau CVI chu kỳ 1. Độ xốp kín của vật liệu giảm, trong khi độ xốp hở tăng từ 2,251% lên 6,623%. Với độ xốp hở 6,623% có thể tăng tỷ trọng của vật liệu bằng cách tiếp tục tiến hành CVI theo phản ứng 1. Đặc biệt, sau khi XLN ở 2100oC thì độ bền nén của vật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

liệu compozit cacbon-cacbon tăng lên rất nhiều từ 24,9 MPa lên 29,6 MPa (hình 3.22). Như vậy, quá trình XLN đóng vai trò rất quan trọng đến độ bền của Bảng 3.5. Tính chất cơ, lý của các mẫu compozit cacbon-cacbon trước và sau

H

Ơ

CVI-XLN chế tạo được Độ xốp

Độ xốp

cacbon-cacbon

biểu kiến,

tổng, εtổng

hở, εhở

kín, εkín

nén, B

bk (g/cm3)

(%)

(%)

(%)

(MPa)

Sau CVI chu kỳ 1

1,627

27,881

2,251

25,630

24,9

CVI-XLN 1

1,582

29,876

6,623

23,253

29,6

CVI-XLN 2

1,673

25,842

6,587

19,255

35,7

CVI-XLN 3

1,702

24,557

6,314

18,243

38,6

CVI-XLN 4

1,717

23,892

6,203

17,689

39,7

Ó

A

liệu tăng lên, độ xốp giảm xuống. Nhưng mức độ thay đổi này không giống

Í-

H

nhau, giảm dần sau mỗi chu kỳ. Sau chu kỳ 2, tỷ trọng của vật liệu tăng 5,75%,

-L

độ xốp tổng giảm 13,50%, độ bền nén tăng mạnh 20,61% so với mẫu XLN chu

ÁN

kỳ 1; sau chu kỳ 3, tỷ trọng của vật liệu tăng 1,73%, độ xốp tổng giảm 4,97%,

TO

độ bền nén tăng 8,12% so với XLN chu kỳ 2; nhưng sau chu kỳ 4, tỷ trọng của

ÀN

vật liệu tăng không đáng kể 0,88%, độ xốp tổng giảm rất ít 2,71%, độ bền nén

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

vật liệu compozit cacbon-cacbon được tăng lên. Tỷ trọng, độ bền nén của vật

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

ẠO

Đ

G

N

H Ư

10 00

Kết quả bảng 3.5 cũng cho thấy, sau mỗi chu kỳ XLN các tính chất của

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N U Y

Độ xốp

.Q

Tỷ trọng

TR ẦN

Độ bền

Mẫu compozit

B

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Kết quả đo

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

compozit cacbon-cacbon.

D

IỄ N

Đ

chỉ tăng 2,85% so với chu kỳ 3. Điều này được giải thích rằng, khi các lỗ xốp có khuynh hướng nhỏ dần hoặc bịt kín lại thì các nguyên tử cacbon sinh ra trong quá trình CVI (phản ứng 1) không thể xâm nhập được vào các lỗ xốp kín, chỉ tham gia điền vào các lỗ xốp hở trên bề mặt. Như vậy, hiệu quả của quá trình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CVI-XLN cũng giảm dần khi tăng số chu kỳ xử lý nhiệt và lựa chọn CVI-XLN

Í-

Nhận xét:

-L

Kết quả phân tích cấu trúc và xác định tính chất của vật liệu compozit

ÁN

cacbon-cacbon sau khi CVI-XLN cho thấy quá trình này đóng vai trò quan trọng

TO

trong công nghệ chế tạo vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

ÀN

Quá trình CVI giúp lắng đọng và điền đầy cacbon từ thể khí vào trong các lỗ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H

Ó

A

kỳ 1 (a) và sau CVI-XLN 1(b), 2(c), 3(d), 4(e) chu kỳ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.22. Giản đồ thử nén của các mẫu compozit cacbon-cacbon sau CVI chu

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q 10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

đến chu kỳ 4 là phù hợp.

D

IỄ N

Đ

trống tạo ra sau khi phân huỷ nhiệt, quá trình XLN ở 2100oC giúp cho vật liệu CCC ổn định, sắp xếp lại cấu trúc, khắc phục được hiện tượng phá vỡ cấu trúc vật liệu, tăng tính chất cơ lý. Ngoài ra, khi tăng số chu kỳ CVI-XLN thì chất lượng của compozit tăng, nhưng mức độ tăng khác nhau và giảm dần khi tăng số chu kỳ. Tiến hành XLN tại nhiệt độ 2100oC, trong môi trường khí argon, thời

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

gian 2 giờ sau 4 chu kỳ cho vật liệu compozit cacbon-cacbon có cấu trúc ổn định dạng graphit và tính chất cơ lý tốt với tỷ trọng biểu kiến (ρbk) 1,717 g/cm3; độ xốp tổng (εtổng ) 23,892%; độ xốp hở (εhở) 6,203%; độ xốp kín (εkín) 17,689%

N

và độ nền nén 39,7 MPa.

H

Ơ

3.4. Phân tích cấu trúc và tính chất vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy

Đ

thành 3 phần và tiến hành xác định tỷ trọng biểu kiến, độ xốp kín, độ xốp hở của

N

G

từng phần. Kết quả được trình bày trong bảng 3.6.

kiến, bk (g/cm3)

εtổng (%)

Trung

Từng

phần

bình

phần

Trung

10 00

B

Từng

Độ xốp hở, εhở

TR ẦN

Độ xốp tổng,

bình

Trung

Từng

Trung

phần

bình

phần

bình

1,914

2

1,914

1,914

15,490 15,490

8,779

3

1,914

15,489

8,779

8,782

6,709 8,780

6,711

6,710

6,710

Í-

Ó

(%)

Từng

1

A

15,491

Độ xốp kín, εkín

(%)

H

STT

Tỷ trọng biểu

H Ư

Bảng 3.6. Tỷ trọng và độ xốp của loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

-L

Kết quả trung bình cho thấy tỷ trọng biểu kiến của mẫu loa phụt là 1,914

ÁN

g/cm3, độ xốp kín là 6,71 %, độ xốp hở là 8,78%. Vật liệu này có tỷ trọng tương

TO

đương với tỷ trọng của graphit mật độ cao. Từ bảng kết quả cho thấy tỷ trọng và

ÀN

độ xốp ở các vị trí khác nhau trong loa phụt có sự sai khác nhau không đáng kể,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Mẫu loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 được gia công cơ học

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

liệu rắn A72

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.4.1. Tỷ trọng và độ xốp của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nhiên liệu rắn A72

D

IỄ N

Đ

điều đó chứng tỏ vật liệu chế tạo loa phụt có độ đồng đều rất cao.

3.4.2. Phân tích nhiễu xạ Rơnghen của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 Mẫu loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 được tiến hành phân tích nhiễu xạ Rơnghen ở phần bên trong (không tiếp xúc với luồng lửa cháy của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

nhiên liệu rắn hỗn hợp) và bề mặt bên ngoài phần đoạn eo của loa phụt (tiếp xúc trực tiếp với luồng lửa cháy của nhiên liệu rắn hỗn hợp). Kết quả phân tích được

Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơnghen xác định thành phần vật liệu phần

Ó

A

bên trong của loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 trình bày tại hình

H

3.23 cho thấy nền vật liệu là graphit với pic đặc trưng cho vật liệu này là d =

-L

Í-

3,379 Å ở cường độ rất mạnh đạt 2300 cps, còn các pic có d= 2,1258; 2,0148;

ÁN

1,686 Å có cường độ yếu hơn.

TO

Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơnghen xác định thành phần vật liệu của bề

ÀN

mặt bên ngoài phần đoạn eo của loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

D

IỄ N

Đ

trình bày tại hình 3.24 cho thấy ngoài việc xuất hiện các pha đặc trưng của

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00

B

cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.23. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen phần bên trong của loa phụt trong động

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

trình bày tại hình 3.23 và hình 3.24.

graphit như trong hình 3.23 còn xuất hiện các pha đặc trưng của hợp chất khó chảy là TaC ở pic d = 2,5421 Å và ZrC ở các pic d= 2,7480; 2,3699; 1,3722 Å.

Những hợp chất này có khả năng chịu sốc nhiệt và xói mòn ở nhiệt độ rất cao (từ 3300-3540oC), được phủ lên bề mặt tiếp xúc trực tiếp với luồng lửa cháy của

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

nhiên liệu rắn hỗn hợp và bổ trợ tính năng chịu xói mòn ở nhiệt độ cao cho vật

10 00

B

3.4.3. Hình thái học của vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

Ó

A

Mẫu loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 được cắt theo hai

H

chiều khác nhau là chiều thẳng đứng và chiều ngang của loa phụt sau đó tiến

-L

Í-

hành xác định hình thái học mặt cắt của vật liệu bằng ảnh hiển vi điện tử quét

TO

3.26.

ÁN

với độ phóng đại 10.000 lần. Kết quả phân tích được trình bày tại hình 3.25 và

ÀN

Kết quả cho thấy vật liệu có cấu trúc graphit, đặc trưng là các lớp xếp

D

IỄ N

Đ

chồng lên nhau, có định hướng ưu tiên theo chiều thẳng đứng, các lớp vật liệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Hình 3.24. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen bề mặt bên ngoài phần đoạn eo của loa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

liệu compozit cacbon-cacbon.

được sắp xếp chặt khít, có lỗ xốp rất nhỏ, minh chứng thêm cho khẳng định đây là graphit mật độ cao. Ngoài ra, trên hình ảnh chụp hai chiều cho thấy không xuất hiện những pha lạ đáng kể. Kết quả này cho thấy vật liệu chế tạo loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 chủ yếu là graphit và ít xuất hiện pha gia cường dạng sợi cacbon.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

TO

ÁN

D

IỄ N

Đ

ÀN

Hình 3.26. Ảnh SEM của mẫu vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 chụp theo chiều ngang

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

rắn A72 chụp theo chiều thẳng đứng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Hình 3.25. Ảnh SEM của mẫu vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kết quả ảnh SEM đã chứng minh cho kết quả tỷ trọng cao và độ xốp thấp

của vật liệu và phù hợp với kết quả giản đồ Rơnghen phân tích thành phần pha của vật liệu pirographit.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Nhận xét: - Vật liệu chế tạo loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 thuộc hệ - Bề mặt bên ngoài của loa phụt tiếp xúc trực tiếp với luồng lửa nên được

H

Ơ

phủ thêm TaC, ZrC là những hợp chất có khả năng chịu sốc nhiệt và xói mòn ở

N

vật liệu pirographit có tỷ trọng cao.

.Q

Đ

phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72, tiến hành so sánh cấu trúc và tính

TR ẦN

3.5.1. Thành phần pha của vật liệu

H Ư

trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72.

N

G

chất của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo được với vật liệu làm loa phụt

So sánh nhiễu xạ Rơnghen của phần vật liệu bên trong của loa phụt động

B

cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 trình bày tại hình 3.23 với vật liệu compozit cacbon-

10 00

cacbon chế tạo được sau 4 chu kỳ CVI-XLN trình bày tại hình 3.21 ta thấy: cả hai mẫu đều chỉ xuất hiện các pic đặc trưng của graphit với pic đặc trưng ở d =

Ó

A

3,38 Å ở cường độ mạnh và các pic có d= 2,13; 2,0; 1,69 Å ở cường độ yếu hơn,

Í-

H

không xuất hiện pic của các nguyên tố khác. Điều này chứng tỏ cả hai hệ vật

-L

liệu khảo sát là giống nhau, đều chỉ có cấu trúc khung cacbon trong vật liệu và

ÁN

qui trình chế tạo vật liệu compozit cacbon-cacbon là phù hợp để chế tạo vật liệu

ÀN

TO

làm loa phụt cho động cơ đẩy nhiên liệu rắn.

Kết quả so sánh cũng cho thấy chiều rộng của pic ở d = 3,38 Å của vật

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Để từng bước nghiên cứu hoàn thiện phương pháp chế tạo vật liệu làm loa

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

tạo được với vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.5. So sánh cấu trúc và tính chất của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

nhiệt độ rất cao.

D

IỄ N

Đ

liệu làm loa phụt hẹp hơn, cường độ cao hơn và các đỉnh pic rõ nét hơn so với vật liệu chế tạo được. Điều này chứng tỏ độ trật tự và ổn định cấu trúc vật liệu làm loa phụt cao hơn vật liệu chế tạo được.

So sánh với nhiễu xạ Rơnghen trình bày tại hình 3.24 cho thấy phần bề mặt tiếp xúc trực tiếp với luồng lửa của loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

còn được phủ thêm các vật liệu chịu sốc nhiệt và xói mòn ở nhiệt độ rất cao là TaC (d = 2,54 Å) và ZrC (d= 2,75; 2,37). Như vậy, mới chỉ dừng ở mức chế tạo được phần nền compozit cacbon-cacbon cho loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu

H

Ơ

tạo lớp phủ dạng cacbua (TaC, ZrC, HfC...) chịu sốc nhiệt và xói mòn ở nhiệt độ

N

rắn. Để có thể ứng dụng làm loa phụt thì cần phải có các nghiên cứu thêm về chế

.Q

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

trình bày tại hình 3.27.

Ó

A

Hình 3.27. Ảnh SEM của compozit cacbon-cacbon chế tạo được (a) và loa phụt

H

động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 (b)

-L

Í-

Kết quả so sánh cho thấy cả hai hệ vật liệu không có sự khác nhau đáng

ÁN

kể. Hình thái học bề mặt của cả hai hệ vật liệu đều được sắp xếp chặt khít, có lỗ

TO

xốp rất nhỏ, chứng tỏ quá trình thấm cacbon từ thể khí vào trong các khe, lỗ

ÀN

trống của cấu trúc vật liệu khung cacbon đã có hiệu quả cao trong việc tăng

D

IỄ N

Đ

cường mật độ và tỷ trọng của mẫu. Các pha gia cường dạng sợi cacbon ít xuất

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

với vật liệu làm loa phụt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72. Kết quả được

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

So sánh hình thái học của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo được

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

3.5.2. Hình thái học của vật liệu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

cao.

hiện trong cả hai hệ vật liệu là do trong quá trình chế tạo và xử lý nhiệt vật liệu ở nhiệt độ cao (trên 2000oC) đã làm sợi cacbon, nhựa phenolic phân huỷ thành khung cacbon trong quá trình phân huỷ nhiệt, cacbon lắng đọng từ thể khí vào các lỗ trống và graphit ban đầu bị nén ép, sắp xếp lại cấu trúc và chuyển thành hệ vật liệu dạng pirographit có tỷ trọng cao với cấu trúc đồng nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í-

-L A

Ó

H B

10 00 TR ẦN G

N

H Ư

ẠO

Đ

TP

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

ÁN

TO

U Y

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

N

Ơ

H

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

http://www. lrc.tnu.edu.vn/

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.5.3. Tính chất cơ, lý Kết quả so sánh tính chất cơ, lý của vật liệu làm loa phụt trong động cơ chu kỳ CVI-XLN được trình bày tại bảng 3.7.

động cơ đẩy

Độ xốp tổng, εtổng (%)

3

Độ xốp hở, εhở (%)

4

Độ xốp kín, εkín (%)

5

Độ bền nén, B (MPa)

Đ

2

1,717

1,914

23,892

15,490

6,203

8,780

17,689

6,710

39,7

58,7

H Ư B

TR ẦN

rắn A72

G

Tỷ trọng biểu kiến, bk (g/cm3)

N

1

nhiên liệu

10 00

Kết quả cho thấy vật liệu chế tạo được đã đạt các chỉ tiêu của compozit

A

cacbon-cacbon mật độ cao, bước đầu đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cơ bản

H

Ó

của vật liệu làm loa phụt động cơ như đã trình bày trong tổng quan.

Í-

Kết quả so sánh về độ xốp của hai hệ vật liệu cho thấy compozit cacbon-

-L

cacbon chế tạo được có độ xốp kín cao hơn nhiều so với loa phụt động cơ đẩy

ÁN

nhiên liệu rắn A72 còn độ xốp hở thì thấp hơn. Điều này được giải thích là do

TO

trong quá trình thấm cacbon từ thể khí (CVI) vào hệ vật liệu thì tuỳ thuộc vào

ÀN

cấu trúc của lỗ xốp bằng phẳng hay không thì mẫu được điền đầy hoàn toàn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

cacbon chế tạo được

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Compozit cacbon-

.Q

Tính chất cơ lý của vật liệu

ẠO

STT

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Loa phụt

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

U Y

được với vật liệu làm loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

H

Ơ

Bảng 3.7. So sánh tính chất cơ, lý của vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo

N

đẩy nhiên liệu rắn A72 với vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo được sau 4

D

IỄ N

Đ

hoặc bị bít lại như mô tả tại hình 3.28.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

ẠO

Thường thì các lỗ xốp có dạng gồ ghề nên khi thấm cacbon chúng bị bít

G

Đ

lại ở ngay cửa lỗ trống. Mặc dù quá trình xử lý nhiệt ở 2100oC giúp sắp xếp lại

H Ư

N

cấu trúc làm cho cacbon tiếp tục đi sâu vào trong các lỗ trống và các chu kỳ CVI-XLN tiếp theo vẫn có thể làm tăng cường mật độ của vật liệu nhưng các lỗ

TR ẦN

xốp kín là không tránh khỏi dẫn đến độ xốp kín của vật liệu chế tạo được vẫn còn cao. Để nâng cao mật độ, các phương án bổ xung có thể đưa ra là thấm

10 00

B

cacbon từ thể khí ở áp lực cao, thấm tẩm dung môi hữu cơ ở dạng lỏng sau đó phân huỷ nhiệt và kết hợp thấm cacbon từ thể khí.

A

Do độ xốp tổng cao hơn nên tỷ trọng của vật liệu chế tạo được thấp hơn

H

Ó

vật liệu làm loa phụt động cơ. Ngoài ra, như đã phân tích trong mục 3.4, trong

-L

Í-

vật liệu làm loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 thì ngoài vật liệu nền là

ÁN

compozit cacbon-cacbon, nó còn được phủ lớp cacbua dạng ZrC, TaC nên tỷ

TO

trọng và độ bền nén của vật liệu trong loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72

D

IỄ N

Đ

ÀN

lớn so với mẫu compozit cacbon-cacbon chế tạo được.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

trúc lỗ xốp khác nhau (a)

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 3.28. Mô tả quá trình thấm cacbon từ thể khí vào lỗ xốp (b) với các cấu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Với mục đích “Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của compozit chịu nhiệt độ

Ơ

N

cao, cách nhiệt trên cơ sở sợi cacbon và nhựa phenolic”, luận văn đã thu được

H

một số kết quả sau:

.Q

Đ

A72 cho thấy nó có tính chất cơ lý vượt trội so với compozit hữu cơ thông

N

G

thường và phù hợp với các tiêu chuẩn đã công bố. Phân tích phổ hồng ngoại cho

H Ư

thấy vật liệu này được chế tạo từ compozit sợi cacbon với nhựa nhiệt rắn

TR ẦN

phenolic và được đóng rắn bằng hợp chất amin

3. Kết quả phân tích cấu trúc hình thái học, phân tích nhiệt và tính chất cơ

B

lý của compozit sợi cacbon/phenolic chế tạo được cho thấy vật liệu có tính chất

10 00

đáp ứng được yêu cầu và đánh giá là phù hợp để chế tạo vật liệu cách nhiệt cho động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72.

Ó

A

4. Khảo sát hình thái học, phân tích nhiễu xạ Rơnghen, tính năng cơ lý và

Í-

H

so sánh tính chất của vật liệu compozit cacbon-cacbon sau 1 đến 4 chu kỳ CVI-

-L

XLN cho thấy quá trình CVI giúp lắng đọng và điền đầy cacbon từ thể khí vào

ÁN

trong các lỗ trống tạo ra sau khi phân huỷ nhiệt, quá trình XLN ở 2100oC giúp

TO

cho vật liệu compozit cacbon-cacbon được ổn định, sắp xếp lại cấu trúc, tăng

D

IỄ N

Đ

ÀN

mật độ và tính chất cơ lý.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

2. Phân tích tính chất vật liệu cách nhiệt trong động cơ đẩy nhiên liệu rắn

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

trong chế tạo vật liệu compozit cách nhiệt và compozit cacbon-cacbon.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

lựa chọn được bột graphit, sợi cacbon phù hợp cho ứng dụng làm pha gia cường

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

1. Đã phân tích cấu trúc, xác định thành phần, khảo sát hình thái học và

5. Kết quả phân tích vật liệu compozit cacbon-cacbon chế tạo được cho

thấy tính chất của vật liệu tăng lên khi tăng số chu kỳ CVI-XLN, mức độ tăng giảm dần và ổn định sau 4 chu kỳ CVI-XLN. Compozit cacbon-cacbon thu được sau 4 chu kỳ CVI-XLN có cấu trúc ổn định dạng pirographit và tính chất cơ lý

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

tốt với tỷ trọng biểu kiến (ρbk) 1,717 g/cm3; độ xốp tổng (εtổng) 23,892%; độ xốp hở (εhở) 6,203%; độ xốp kín (εkín) 17,689% và độ nền nén 39,7 MPa. 6. Khảo sát hình thái học, phân tích nhiễu xạ Rơnghen và tính chất cơ lý

N

của loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn A72 cho thấy nền loa phụt là vật liệu

H

Ơ

compozit cacbon-cacbon dạng pirographit mật độ cao được phủ TaC, ZrC trên

.Q

Đ

cacbon mật độ cao, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cơ bản của vật liệu nền trong

N

G

loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu rắn. Để đáp ứng được yêu cầu chế tạo loa phụt

H Ư

động cơ đẩy nhiên liệu rắn thì cần nghiên cứu bổ xung phương án thấm cacbon

TR ẦN

nhằm nâng cao mật độ mẫu và nghiên cứu phủ lớp cacbua dạng ZrC, TaC lên bề

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

mặt mẫu chế tạo được.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

rắn A72 cho thấy vật liệu chế tạo được đạt các chỉ tiêu của compozit cacbon-

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

của compozit cacbon-cacbon chế tạo được với loa phụt động cơ đẩy nhiên liệu

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

7. Kết quả so sánh thành phần pha, cấu trúc hình thái và tính chất cơ lý

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

bề mặt nhằm tăng cường khả năng chịu sốc nhiệt và xói mòn ở nhiệt độ cao.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN

N

LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN

H

Ơ

1. Vũ Minh Thành, Ngô Minh Tiến, Đoàn Tuấn Anh, Phạm Tuấn Anh,

.Q

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00

B

TR ẦN

H Ư

N

G

Đ

Tr. 244-252, ISSN: 0866-8612.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Khoa học ĐHQGHN: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Tập 32, Số 4 (2016),

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

chất compozit trên cơ sở bột graphit, sợi cacbon và nhựa phenolic, Tạp chí

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hữu, Lê Văn Thụ, (2016), Ảnh hưởng quá trình xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Tạ Thị Thuý Hằng, Nguyễn Tuấn Hồng, Đỗ Thị Mai Hương, Nguyễn Thế

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Ơ

Đặng Văn Đường, Nguyễn Vĩ Hoàn, Nguyễn Mạnh Tuấn (2005), Vật liệu

H

1.

N

Tiếng Việt:

.Q

ẠO

Văn Thụ, Lê Kim Long, Nguyễn Đức Nghĩa, Nguyễn Thế Hữu (2015),

Đ

Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật liệu sử dụng làm phôi

G

trung gian chế tạo compozit cacbon-cacbon, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Hồ Ngọc Minh, Trần Như Thọ (2010), Một số kết quả nghiên cứu độ bền ở

TR ẦN

3.

H Ư

N

và Công nghệ Quân sự, số Đặc san, 10/2015, tr. 14-19. nhiệt độ cao của vật liệu compozit phenolic/vải cacbon, sử dụng làm vật

B

liệu bảo vệ nhiệt tải mòn, Tạp chí Khoa học Công nghệ quân sự, số 8,

4.

10 00

tr.113-117.

Phạm Tuấn Anh, Vũ Minh Thành, Đoàn Tuấn Anh, Lê Văn Thụ, Nguyễn

Ó

A

Đức Nghĩa, Lê Kim Long (2015), Ảnh hưởng của quá trình thấm cacbon

Í-

H

tới tính chất vật liệu cacbon-cacbon, Tạp chí Hóa học, số 5A, tập 53, 2015, Vũ Minh Thành, Hồ Ngọc Minh, Nguyễn Mạnh Tường, Phạm Tuấn Anh,

ÁN

5.

-L

tr. 182-188.

TO

Đoàn Tuấn Anh, Lê Kim Long, Lê Văn Thụ, Nguyễn Đức Nghĩa (2015),

D

IỄ N

Đ

ÀN

Biến tính và khảo sát ảnh hưởng của ống nano cacbon đa tường đến tính

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Đoàn Tuấn Anh, Ngô Minh Tiến, Phạm Tuấn Anh, Vũ Minh Thành, Lê MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

2.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

“Cơ học và khí cụ bay có điều khiển”.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

ứng dụng trong chế tạo tên lửa, Kỷ yếu Hội thảo toàn quốc lần thứ nhất về

chất nhiệt của nhựa phenolformaldehit, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, số Đặc san, 10/2015, tr. 153-160.

6.

Vũ Minh Thành, Lê Kim Long, Nguyễn Đức Nghĩa, Phạm Tuấn Anh, Đoàn Tuấn Anh, Lê Văn Thụ (2015), Ảnh hưởng của điều kiện xử lý nhiệt tới tính chất bề mặt sợi Cacbon Culon-500 và khả năng bám dính với nhựa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

nền compozit, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học và Công nghệ Quân sự, số 38, tr. 116-122.

Tiếng Anh:

N

Bertrand S., Lavaud J.F., Hadi E.R., Vignoles G., Pailler R. (1998), The

Ơ

7.

H

thermal gradient-pulse flow CVI process: a new chemical vapor infiltration

.Q

G

Devi G.R., Rao K.R. (1993), Carbon-carbon composites -An overview,

N

9.

Đ

of Nuclear Materials 386-388, pp. 797-800.

H Ư

Defence Science Journal 43 (4), pp. 369-383.

TR ẦN

10. Dhakate S.R., Bahl O.P. (2003), Effect of carbon fiber surface functional groups on the mechanical properties of carbon–carbon composites with

B

HTT, Carbon 41, pp. 1193-1203.

10 00

11. Galiguzov A., Malakho A., Kulakov V., Kenigfest A., Kramarenko E.,

A

Avdeev V. (2013), The influence of carbon fiber heat treatment

Ó

temperature on carbon-carbon brakes characteristics, Carbon Letters

Í-

H

14(1), pp. 22-26.

-L

12. Hugh O. P. (1999), Handbook of chemical vapor deposition (CVD), Noyes

ÁN

Publications Park Ridge, New Jersey, U.S.A, pp. 416.

ÀN

TO

13. Hua Y., Chingombe P., Saha B., Wakeman R.J., (2005), Effect of surface modification on carbon, Carbon 43, pp. 3132-3143.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

thermo-mechanical characterization of carbon/carbon composites, Journal

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

Compan J., HiraT. i, Pintsuk G., Linke J. (2009), Microstructural and

TP

8.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ceramic Society, 18, pp. 857-870.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

technique for the densification of fibre preforms, Journal of the European

D

IỄ N

Đ

14. Haiyun J., Wang J., Wu S., Yuan Z., Hu Z., Wu R., Liu Q. (2012), The pyrolysis mechanism of phenol formaldehyde resin, Polymer Degradation and Stability 97, pp. 1527-1533.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

15. Jigang W., Haiyun J., Jiang N. (2009), Study on the pyrolysis of phenolformaldehyde (PF) resin and modified PF resin, Thermochimica Acta 496 (Iss 1-2), pp. 136-142.

Ơ

N

16. Jinggeng Z., Yang L., Li F., Yu R., Jin C. (2009), Structural evolution in

H

the graphitization process of activated carbon by high-pressure sintering,

.Q

Đ

18. Ko T.H., Kuo W.S. and Chang Y.H. (2003), Influence of carbon-fiber felts

N

G

on the development of carbon–carbon composites, Composites Part A:

H Ư

Applied Science and Manufacturing 34 (5), pp. 393-401.

TR ẦN

19. Ko T.H. (1992), The effects of activation by carbon dioxide on the mechanical properties and structure of pan-based activated carbon

B

fibers, Carbon 30 (4), pp. 647-655.

10 00

20. Li J., Luo R., Bi Y., Xiang Q., Lin Ch., Zhang Y., An N. (2008), The

A

preparation and performance of short carbon fiber reinforced adhesive for

Ó

bonding carbon/carbon composites, Carbon 46, pp. 1957-1965.

Í-

H

21. Liu L. (2004), Resistance to ablation of pitch-derived ZrC/C composites,

-L

Carbon 42, pp. 2495–2500.

ÁN

22. Mentz J., Müller M., Buchkremer H.P., et al. (2006), Carbon-fibre-

ÀN

TO

reinforced carbon composite filled with SiC particles forming a porous matrix, Materials Science and Engineering-A 425, pp. 64.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

ẠO

Carbon/carbon composites, Polymer Composites 21 (1), pp. 96-103 .

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

properties of Carbon/Phenolic resin cured composites and their final

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

17. Ko T.H., Kuo W.S., Lu Y.R. (2000), The influence of post-cure on the

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Carbon 47, pp. 744-751.

D

IỄ N

Đ

23. Palaninathan R. (2010), Behavior of Carbon-Carbon Composite under Intense Heating, International Journal of Aerospace Engineering Vol. 2010, pp. 1-8.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

24. Paulmier T., Pichelin M.B., Quéau D.L (2005), Structural modifications of carbon–carbon composites under high temperature and ion irradiation,

Ơ

25. Probst K.J., Bermann T.M., Stinto D.P., Lowden R.A., Anderson T.J., Starr

N

Applied Surface Science 243, pp. 376-393.

H

T.L. (1999), Recent advances in forced-flow, thermal-gradient CVI for

.Q

N

G

27. Song Q., Li K., Qi L., Li H., Lu J., Zhang L., Fu Q. (2013), The

H Ư

reinforcement and toughening of pyrocarbon-based carbon/carbon

TR ẦN

composite by controlling carbon nanotube growth position in carbon felt, Materials Science & Engineering A 564, pp. 71-75.

B

28. Thornton E.A. (1996), Thermal structures for aerospace applications,

10 00

AIAA Education Series, Ohio, USA.

A

29. Venkat R.M., Mahajan P., Mittal R.K. (2008), Effect of architecture on

Ó

mechanical properties of carbon/carbon composites, Composite Structures

Í-

H

83(2), pp. 131–142.

-L

30. V M Thanh, L K Long, N D Nghia, P T Anh, D T Anh, L V Thu (2015),

ÁN

The influence of temperature - programmed decomposition treatment on

Đ

ÀN

TO

microstructure and thermal properties of the graphite powder - carbon fiber - carbon nanotube - phenolic resin composite, Tạp chí Khoa học và

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Đ

Technology 102, pp. 35-50.

IỄ N D

ẠO

Carbon fiber surfaces and composite interphases, Composites Science and

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

26. Sharma M., Gao S., Mäder E., Sharma H., Wei L.Y., Bijwe J. (2014),

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

258 .

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

refractory composites, Surface and Coating Technology 120-121, pp. 250-

Công nghệ, Vol. 53 (1A), pp. 192-198.

31. Vix-Guterl C., Shah S., Dentzer J., Ehrburger P., Manocha L.M., Patel M. and Manocha S. (2001), Carbon/carbon composites with heat-treated pitches: II. Development of porosity in composites, Carbon 39, pp. 673683.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

32. Wang S., Chen Z.H., Ma W.J., et al. (2006), Influence of heat treatment on physical–chemical properties of PAN-based carbon fiber, Ceramics International 32, pp. 291.

Ơ

N

33. Wang J.G., Guo Q.G., Liu L., Song J.R. (2005), The preparation and

H

performanceof high- temperature adhesives for graphite bonding, Int. J.

.Q

Đ

35. Zhang R.L., Liu Y., Huang Y.D., Liu L. (2013), Effect of particle size and

N

G

distribution of the sizing agent on the carbon fibers surface and interfacial

H Ư

shear strength (IFSS) of its composites, Applied Surface Science 287, pp.

TR ẦN

423-427.

36. Zhao J., Li K., Li H., Wang C. (2006), The influence of thermal gradient on

B

pyrocarbon deposition in carbon/carbon composites during the CVI

10 00

process, Carbon 44, pp. 786-791.

A

37. Zhi-hai F., Zhen F., Qing K., Xiang X., Bo-yun H. (2014), Effect of high

Ó

temperature treatment on the structure and thermal conductivity of 2D

Í-

H

carbon/carbon composites with a high thermal conductivity, New Carbon

-L

Materials 29(5), pp. 357-362.

ÁN

38. Zhonghua T., Qu D., Jie X., Zou Z. (2003), Effects of infiltration conditions

ÀN

TO

on the densification behavior of carbon/carbon composites prepared by a directional-flow thermal gradient CVI process, Carbon 41, pp. 2703-2710.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

11-15.

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

TP

of recent developments and applications, MateriaIs & Design 18(1), pp.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

34. Windhorst T., Blount G. (1997), Carbon-carbon composites: a summary

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U Y

N

Adhes. Adhes. 25, pp. 495-501.

HORIBA, Australia

6610 LA, Nhật Bản,

D

IỄ N

Đ

Máy phân tích kích thước hạt LA 950 - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

G N H Ư TR ẦN B 10 00 A Ó H Í-L ÁN

TO

Máy phân tích nhiệt DSC-TGA,

Nabertherm GmbH, Đức

D

IỄ N

Đ

ÀN

Labsys - Setaram, Pháp

Lò cảm ứng trung tần

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

6610 LA, Nhật Bản,

HORIBA, Australia

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Đ

ẠO

Máy phân tích kích thước hạt LA 950 - Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL

MỌI YÊU CẦU GỬI VỀ HỘP MAIL DAYKEMQUYNHONBUSINESS@GMAIL.COM HOTLINE : +84905779594 (MOBILE/ZALO)

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U Y

N

H

Ơ

N

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

http://www. lrc.tnu.edu.vn/ www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial