Karbon-karbon kompozitler (CCC), karbon matrislerin sürekli
ve süreksiz fiberlerle takviye edilmesiyle hazırlanır. Diğer kompozitlerde
olduğu gibi bu sınıfa da giren çok sayıda malzeme vardır. Özellikleri etkileyen
başlıca değişkenler arasında fiber tipi ve formu, hacim fraksiyonu ile matrisin
karakteristikleri sayılabilir.
Karbon-karbon kompozitler hafiftir, fevkalade kuvvetlidir ve
karbon fiberlerin sertliğine sahiptir. Bu kompozitler, diğer tür kompozitlere
göre yenidir. Çok yüksek sıcaklıklara (2000 0C) kadar yüksek gerilme
kuvveti ve gerilme modülüne sahiptir, kaymaya (creep) dirençlidir, kırılma
dayanıklılığı değerleri yüksektir. Termal genleşmesi katsayıları düşük, termal
iletkenlikleri yüksektir; bu özellikleri yüksek gerilme özellikleri ile
biraraya geldiğinde termal şoklara karşı özel bir dayanıklılık yaratır. Yüksek
sıcaklıkta oksitlenme eğilimine olmaları, C-C kompozitlerin önemli bir
olumsuzluğudur.
Karbon-karbon kompozitlerin üretiminde değişik metotlar
uygulanabilir; tipik iki örnek,
·
Sıvı impregnasyon; fibrous preformun karbonize
olabilecek organik bir sıvı ile impregnasyonu
·
Kimyasal buhar depozisyon/infiltrasyon (CVD/CVI);
bir karbon preformun pirolitik karbonla yoğunlaştırılmasına dayanır
Sıvı impregnasyon iki aşamalı bir metottur. Şekilde
görüldüğü gibi, ilk aşamada fiberler organik bir öncül maddeyle impregne
edilerek prepreg olarak adlandırılan malzeme elde edilir. İkinci aşama
prepregdeki öncülün inert bir atmosferde karbonizasyon prosesiyle (650-1000 0C)
karbonlu bir forma dönüştürülmesidir. Üretilecek kompozitin uygulama alanına
göre grafitleştirme (>2500 0C) prosesi de gerekli olabilir.
Aşamaların uygulanmasına malzeme istenilen yoğunluğa ulaşıncaya kadar devam
edilir.
Kimyasal buhar
infiltrasyon (CVI) proesleriyle karbon
karbon kompozitlerin üretiminde, infiltrasyon homojenliğinin iyi olması ve
matris mikroyapının kontrol edilebilmesi nedeniyle klasik izotermal ve izobarik
prosesler kullanılır. Bu proseslerdeki önemli sıkıntı düşük difüzyon sabiti
nedeniyle infiltrasyon hızının çok düşük olmasıdır.
