Proċessar tat-teknoloġija u applikazzjonijiet tal-kmiem tal-karbonju
Il-kmiem tal-karbonju (kmiem tal-grafita / kmiem tal-fibra tal-karbonju) huma komponenti tubulari magħmula minn materjali bbażati fuq il-karbonju ta 'prestazzjoni għolja, li jinkludu proprjetajiet bħal reżistenza ta' temperatura għolja, reżistenza għall-korrużjoni, u konduttività termali / elettrika għolja {. huma wżati b'mod wiesa 'f'industriji bħal manifattura, aerospace, u l-enerġija ġdida} Teknoloġija u Żoni ta 'Applikazzjoni Ewlenin .
I . Teknoloġija tal-ipproċessar tal-kmiem tal-karbonju
1. għażla tal-materja prima
Kmiem tal-grafita: Magħmul minn grafita ta 'purità għolja (kontenut ta' rmied<0.5%) or isostatic graphite (isotropic).
Kmiem tal-fibra tal-karbonju: Uża l-fibra tal-karbonju bbażata fuq il-pan jew ibbażata fuq il-pitch (e . g ., t300 / t700 grad) .
2. Proċessi ta 'Manifattura Ewlenin
(1) Proċessar tal-kmiem tal-grafita
|
Pass tal-proċess |
Deskrizzjoni |
Parametri ewlenin |
|
Prep tal-materja prima |
Kalċinazzjoni tal-pitrolju / labra tal-kokk → tgħaffiġ u passaġġ (distribuzzjoni ottimizzata tad-daqs tal-partikuli) |
Proporzjon tal-partikuli: oħxon / medju / fin=4: 3: 3 |
|
Tifforma |
Estrużjoni (forom tubulari) jew ippressar iżostatiku (strutturi kumplessi) |
Pressjoni: 50–100 MPa (iżostatiku) |
|
Ħami |
Tisħin bil-mod sa 800-1200 grad f'atmosfera protettiva għal karbonizzazzjoni li tgħaqqad |
Ħin taċ-Ċiklu: 15-30 jum |
|
Grafitizzazzjoni |
Tisħin elettriku sa 2500-3000 grad għal konverżjoni tal-grafita kristallina |
Reżistività: Inqas minn jew daqs 10 μΩ · m |
|
Magni |
Tidwir / tħin ta 'CNC ta' preċiżjoni (tolleranza ta 'l-ID ± 0.05 mm) |
Ħruġ tal-wiċċ: RA inqas minn jew daqs 1.6 μm |
(2) Proċessar tal-kmiem tal-fibra tal-karbonju
|
Pass tal-proċess |
Deskrizzjoni |
Parametri ewlenin |
|
Prepreg prep |
Fibra tal-karbonju mimlija bir-reżina epossidika / fenolika (kontenut tar-reżina: 40-50%) |
Orjentazzjoni tal-fibra: 0 grad / 90 grad jew ± 45 grad Layup |
|
Jiffurmaw tubi |
Stralċ tal-filament jew pultrużjoni (rinforz tal-fibra kontinwa) |
Temp tat-Tisjir: 120-180 grad (Autoclave) |
|
Wara l-ipproċessar |
Karbonizzazzjoni ta 'temperatura għolja (1000-1500 grad) jew grafitizzazzjoni (mhux obbligatorju) |
Densità: akbar minn jew daqs 1.6 g / cm³ |
Ii . Applikazzjonijiet tal-qalba tal-kmiem tal-karbonju
1. Tagħmir industrijali b'temperatura għolja
Industrija tas-Semikondutturi:
Thermal field sleeves for monocrystalline silicon growth furnaces (CZ furnaces), withstanding >2000 grad .
Tubi tal-fluss tal-gass għal tagħmir epitassjali sic .
Industrija Fotovoltajka:
Kmiem li jiżolaw għal fran tal-ingoti tal-polysilicon, li jnaqqsu t-telf tas-sħana .
2. aerospazjali
Magni tar-rokits:
Liners tal-griżmejn taż-żennuna (kmiem tal-grafita), reżistenti għall-ablazzjoni u temperaturi transitorji ta '3000 grad .
Strutturi tas-satellita:
Kmiem tal-fibra tal-karbonju għal frejms ta 'appoġġ ħafif (proporzjon ogħla ta' saħħa għal piż minn aluminju) .
3. New Energy & Chemical Industries
Ċelloli tal-fjuwil:
Tubi tal-kamp tal-fluss tal-pjanċa bipolari tal-grafita (konduttivi / reżistenti għall-korrużjoni) .
Industrija Nukleari:
Kmiem tal-karbonju f'reatturi mkessħa bil-gass b'temperatura għolja, li jservu bħala moderaturi tan-newtroni u komponenti strutturali .
4. oqsma oħra
Apparat mediku:
Tubi ta 'appoġġ għall-anodi li jduru bir-raġġi X (konduttività termali għolja, reżistenti għar-radjazzjoni) .
Manifattura avvanzata:
Kmiem protettivi għall-elementi tat-tisħin fil-fran tas-sinterizzazzjoni tal-vakwu .
Iii . Vantaġġi u sfidi ta 'prestazzjoni
1. Vantaġġi
|
Proprjetà |
Kmiem tal-grafita |
Kmiem tal-fibra tal-karbonju |
|
Reżistenza għas-sħana |
Inqas minn jew daqs 3000 grad (atmosfera inerta) |
Inqas minn jew daqs 2000 grad (b'kisja kontra l-ossidazzjoni) |
|
Konduttività termali |
100–150 W/(m·K) |
5–50 w / (m · k) (assjali) |
|
Saħħa |
Qawwa kompressiva akbar minn jew daqs 80 MPa |
Qawwa tat-tensjoni akbar minn jew daqs 2000 MPa |
2. Sfidi
Kmiem tal-grafita: Fraġli, suxxettibbli għal laqx waqt il-magni (teħtieġ għodda tad-djamanti) .
Kmiem tal-fibra tal-karbonju: Qawwa baxxa ta 'shear interlaminar, li teħtieġ disinn ta' tqassim tal-fibra ottimizzat .
Iv . Xejriet futuri
1,Ibridizzazzjoni:
Grafita + Disinni Komposti tal-Fibra tal-Karbonju (E . g ., kmiem tal-grafita rinforzati bil-fibra tal-karbonju) {.
2,Magni ta 'preċiżjoni:
Qtugħ bil-lejżer / ultrasoniku għal ġeometriji kumplessi .
3,Tnaqqis fl-ispejjeż:
Molding tal-kompressjoni tal-fibra tal-karbonju mqatta 'għal kmiem tal-fibra tal-karbonju bi prezz baxx .
Konklużjoni
Il-kmiem tal-karbonju huma insostitwibbli f'ambjenti estremi minħabba l-proprjetajiet uniċi tagħhom .Linji Gwida għall-Għażla:
Bżonnijiet għoljin ta 'temp / konduttività→ kmiem tal-grafita ta 'purità għolja
Qawwa ħafifa / għolja→ kmiem tal-fibra tal-karbonju
Forom kumplessi→ Ipprijoritizza l-istralċ tal-filament tal-fibra tal-karbonju