İşleme teknolojisi ve karbon kollarının uygulamaları
Karbon manşonları (grafit manşonlar/karbon fiber manşonlar), yüksek sıcaklık direnci, korozyon direnci ve yüksek termal/elektriksel iletkenlik . gibi özelliklere sahip tübüler bileşenlerdir. alanlar .
I . Karbon Kılıfların İşleme Teknolojisi
1. hammadde seçimi
Grafit kolları: Yüksek saflıkta grafitten yapılmış (kül içeriği<0.5%) or isostatic graphite (isotropic).
Karbon fiber kolları: Pan bazlı veya zift bazlı karbon fiber prepreg kullanın (e . g ., t300/t700 sınıfı) .
2. Temel Üretim Süreçleri
(1) Grafit kılıf işlemesi
|
Süreç adımı |
Tanım |
Anahtar parametreler |
|
Hammadde hazırlığı |
Petrol/iğne kola kalsinasyonu → Ezme ve Eşleme (optimize edilmiş parçacık boyutu dağılımı) |
Parçacık oranı: kaba/orta/ince=4: 3: 3 |
|
Şekillendirme |
Ekstrüzyon (tübüler kalıplar) veya izostatik presleme (karmaşık yapılar) |
Basınç: 50-100 MPa (izostatik) |
|
Pişirme |
Bağlayıcı karbonizasyon için koruyucu bir atmosferde 800-1200 dereceye kadar yavaş ısıtma |
Döngü Süresi: 15-30 gün |
|
Grafitleme |
Kristal grafit dönüşümü için 2500-3000 dereceye kadar elektrikli ısıtma |
Direnç: 10 μΩ · m'den az veya eşit |
|
İşleme |
Hassas CNC Dönüşü/Taşlama (Kimlik Toleransı ± 0.05 mm) |
Yüzey Pürüzlülüğü: RA 1.6 μm'den daha az veya eşit |
(2) Karbon fiber manşon işleme
|
Süreç adımı |
Tanım |
Anahtar parametreler |
|
Hazırlık Hazırlığı |
Epoksi/fenolik reçine ile emprenye edilmiş karbon fiber (reçine içeriği:%40-50) |
Fiber Yönlendirme: 0 Derece /90 derece veya ± 45 derece düzenleme |
|
Tüp şekillendirme |
Filament sargısı veya pultrüzyon (sürekli lif takviyesi) |
Kürleme sıcaklığı: 120-180 derece (otoklav) |
|
İşleme sonrası |
Yüksek sıcaklık karbonizasyon (1000-1500 derece) veya grafitizasyon (isteğe bağlı) |
Yoğunluk: 1,6 g/cm³'den büyük veya eşittir |
II . Karbon Kılıfların Çekirdek Uygulamaları
1. Yüksek sıcaklıkta endüstriyel ekipman
Yarı iletken endüstrisi:
Thermal field sleeves for monocrystalline silicon growth furnaces (CZ furnaces), withstanding >2000 derece .
SIC Epitaksiyal Ekipmanı için Gaz Akış Tüpleri .
Fotovoltaik endüstri:
Polisilikon Ingot Fırınları için Yalıtım Kılıfları, Isı Kaybını Azaltır .
2. havacılık
Roket Motorları:
Ablasyona dirençli ve geçici 3000 derece sıcaklıklar .
Uydu yapıları:
Hafif destek çerçeveleri için karbon fiber manşonlar (alüminyumdan daha yüksek mukavemet / ağırlık oranı) .
3. Yeni Enerji ve Kimya Endüstrileri
Yakıt hücreleri:
Grafit bipolar plaka akış alanı tüpleri (iletken/korozyona dayanıklı) .
Nükleer sektör:
Nötron moderatörleri ve yapısal bileşenler olarak hizmet veren yüksek sıcaklıklı gaz soğutmalı reaktörlerde karbon manşonlar .
4. diğer alanlar
Tıbbi cihazlar:
X-ışını makinesi döndürme anot destek tüpleri (yüksek termal iletkenlik, radyasyona dayanıklı) .
Gelişmiş Üretim:
Vakum sinterleme fırınlarında ısıtma elemanları için koruyucu kollar .
III . Performans Avantajları ve Zorlukları
1. avantajlar
|
Mülk |
Grafit kolları |
Karbon fiber kolları |
|
Isı direnci |
3000 dereceden daha az veya daha az (inert atmosfer) |
2000 dereceden daha az veya daha az (anti-oksidasyon kaplaması ile) |
|
Termal iletkenlik |
100–150 W/(m·K) |
5-50 w/(m · k) (eksenel) |
|
Kuvvet |
80 MPa'dan daha büyük veya eşit sıkıştırma mukavemeti |
2000 MPa'dan daha büyük veya eşit gerilme mukavemeti |
2. zorluklar
Grafit kolları: Kırılgan, işleme sırasında yontulmaya eğilimli (elmas aletler gerektirir) .
Karbon fiber kolları: Düşük interlaminar kesme mukavemeti, optimize edilmiş fiber yerleşim tasarımı gerektiren .
IV . Gelecekteki eğilimler
1,Melezleme:
Grafit + karbon fiber kompozit tasarımlar (e . g ., karbon fiber takviyeli grafit kolları) .
2,Hassas işleme:
Karmaşık geometriler için lazer/ultrasonik kesim .
3,Maliyet azaltma:
Düşük maliyetli karbon fiber manşonlar için doğranmış karbon fiber sıkıştırma kalıplama .
Çözüm
Karbonlu manşonlar, benzersiz özellikleri nedeniyle aşırı ortamlarda yeri doldurulamaz .Seçim Yönergeleri:
Yüksek sıcaklık/iletkenlik ihtiyaçları→ Yüksek saflıkta grafit kollu
Hafif/Yüksek Güç→ Karbon fiber kolları
Karmaşık şekiller→ Karbon fiber filament sargısına öncelik ver