اثر روش ساخت كامپوزيت‌هاي كربن- فنولي بر مقاومت فداشوندگي آنها

Manufacturing Method of Carbon/Phenolic Composites and its Implication on Ablative Charactristics

كامپوزيت­‌هاي كربن - فنولي به دليل مقاومت گرمايي، فداشوندگي و استحكام زياد كاربرد گسترده­اي در نازل موتور پرتابه­‌هاي سوخت جامد دارند­. اين نوع از كامپوزيت­‌ها بايد قابليت تحمل دما و فشار زياد ناشي از عبور گازهاي احتراقي نازل را داشته باشند. از عوامل اثرگذار بر سرعت سايش كامپوزيت­‌هاي فداشونده، مقدار تخلخل موجود در اين نوع از كامپوزيت­‌هاست. براي كاهش درصد تخلخل در نمونه­‌هاي ساخته شده بايد شرايطي فراهم آورد كه خروج مواد فرار و حلال­‌هاي موجود در زمينه كامپوزيت­‌هاي پليمري به­‌راحتي انجام شود. از اين­‌رو در پژوهش حاضر، براي كاهش درصد تخلخل نمونه‌­هاي كامپوزيتي كربن- فنولي از روش قالب­‌گيري درون كيسه خلا و پخت اتوكلاو استفاده شده است. دسته­‌اي از نمونه‌­هاي كربن - فنولي نيز به روش پخت اسيدي ساخته شده­‌اند. براي مقايسه اثر روش ساخت بر مقاومت فداشوندگي كامپوزيت­‌هاي كربن- فنولي، مطابق استانداردASTM E258-80 ، از دو روش مشعل اكسي‌­استيلن و مشعل پلاسما استفاده شده است. نتايج حاصل نشان مي‌­دهد، افزايش چگالي و كاهش مقدار تخلخل در كامپوزيت­ هاي كربن- فنولي باعث افزايش بازده فداشونده مي­‌شود. درصد تخلخل نمونه­هاي ساخته شده به روش اتوكلاو تا %?? كمتر از نمونه‌­هاي ساخته شده به روش پخت اسيدي است. همچنين، اين روش باعث كاهش سرعت سايش خطي اين نمونه‌­ها شده است. وجود پلي­‌وينيل بوتيرال رزين به عنوان افزودني مناسب باعث افزايش چقرمگي ساختار كامپوزيت شده است. اين افزايش چقرمگي باعث كاهش اثرهاي گرمامكانيكي و در نتيجه كمترشدن سرعت سايش شده است

Carbon/phenolic composites are used in the nozzle parts of solid rocket motors due to their heat-resisting, ablation, and high strength characteristics, which are required to endure the high temperature and pressure of combustion gas passing through the nozzle. One of the most important factors on erosion rate is the void content of the ablative composites. Facilities should be designed to simplify the exhaust of volatile components, in order to reduce the void content in the manufactured samples. Accordingly, to reduce the void percentage of carbon/phenolic composites in this study, samples were manufactured by the vacuum bag molding technique and cured in an autoclave. In order to compare the effect of manufacturing process on the ablation characteristics of carbon/phenolic composites, another batch of samples was produced by the acid curing method. The specimens were exposed to plasma torch flame based on ASTM E285-80. The results showed that the void percentage of samples which was manufactured by the autoclave process was 60% lower than the acid-cured samples, and this led to reduce the linear erosion rate of these composites.