Hiiliholkkien käsittelytekniikka ja sovellukset
Hiiliholkit (grafiittiholkit/hiilikuituholkit) ovat tubulaarisia komponentteja, jotka on valmistettu korkean suorituskyvyn hiilipohjaisista materiaaleista, joissa on ominaisuuksia, kuten korkean lämpötilan vastus, korroosionkestävyys ja korkeaa lämpö-/sähköjohtavuus . niitä käytetään laajasti teollisuudessa, kuten heidän yksityiskohtaisen ajoneuvonsa, ja uuden energian {{4 alueet .
I . Hiiliholkkien prosessointitekniikka
1. raaka -ainevalinta
Grafiittisihat: Valmistettu korkean puhtaan grafiitista (tuhkapitoisuus<0.5%) or isostatic graphite (isotropic).
Hiilikuituhihat: Käytä PAN-pohjaista tai sävelkorkeutta-pohjaista hiilikuitupreg (E . g ., T300/T700-luokka) .
2. avainvalmistusprosessit
(1) Grafiittisihankäsittely
|
Prosessivaihe |
Kuvaus |
Avainparametrit |
|
Raaka -aineen valmistelu |
Öljy-/neulakoksin kalsinointi → Murskaus ja seulonta (optimoitu hiukkaskokojakauma) |
Hiukkasuhde: karkea/keskisuuri/hieno=4: 3: 3 |
|
Muodostuminen |
Suulakepuristus (putkimaiset muotit) tai isostaattinen puristus (kompleksirakenteet) |
Paine: 50–100 MPa (isostaattinen) |
|
Leipominen |
Hidas lämmitys 800–1200 asteeseen suojaavassa ilmakehässä sideaineen hiilihapolle |
Syklin aika: 15–30 päivää |
|
Grafiitti |
Sähkölämmitys 2500–3000 asteeseen kiteiseen grafiittimuutokseen |
Resistiivisyys: vähemmän tai yhtä suuri kuin 10 μω · m |
|
Koneistus |
Tarkkuus CNC: n kääntö/hionta (ID -toleranssi ± 0,05 mm) |
Pinnan karheus: RA vähemmän tai yhtä suuri kuin 1,6 μm |
(2) Hiilikuituholkin käsittely
|
Prosessivaihe |
Kuvaus |
Avainparametrit |
|
Prepreg prep |
Epoksi/fenolihartsilla kyllästetty hiilikuitu (hartsipitoisuus: 40–50%) |
Kuitujen suuntaus: 0 aste /90 astetta tai ± 45 asteen astetta |
|
Putkenmuodostus |
Filamentin käämi tai pultruusio (jatkuva kuituvahvistus) |
Kovetuslämpötila: 120–180 astetta (autoklaavi) |
|
Jälkikäsittely |
Korkean lämpötilan hiilihapollisuus (1000–1500 astetta) tai grafiitiointi (valinnainen) |
Tiheys: suurempi tai yhtä suuri kuin 1,6 g/cm³ |
II . Hiiliholkkien ydinsovellukset
1. korkean lämpötilan teollisuuslaitteet
Puolijohdeteollisuus:
Thermal field sleeves for monocrystalline silicon growth furnaces (CZ furnaces), withstanding >2000 astetta .
Kaasuvirtaputket sic -epitaksiaalilaitteille .
Aurinkosähköteollisuus:
Eristävät hihat Polysilicon -valonuunien kanssa, vähentämällä lämpöhäviötä .
2. ilmailutila
Rakettimoottorit:
Suuttimen kurkkuvuorat (grafiitholkit), resistentti ablaatiolle ja ohimenevälle 3000 asteen lämpötilaan .
Satelliittirakenteet:
Hiilikuituhihat kevyille tukikehyksille (korkeampi lujuus-paino-suhde kuin alumiini) .
3. uusi energia- ja kemianteollisuus
Polttokennot:
Grafiitti bipolaarinen levyvirtauskenttäputket (johtavat/korroosionkestävä) .
Ydinteollisuus:
Hiiliholkit korkean lämpötilan kaasujäähdytteissä reaktoreissa, jotka toimivat neutronimoderaattoreina ja rakennekomponentteina .
4. muut kentät
Lääkinnälliset laitteet:
Röntgenkoneiden pyörivät anodin tukiputket (korkea lämmönjohtavuus, säteilynkestävä) .
Edistynyt valmistus:
Suojahihat elementtien lämmittämiseen tyhjiö sintrausuunissa .
III . Suorituskyvyn edut ja haasteet
1. edut
|
Omaisuus |
Grafiittisihat |
Hiilikuituhihat |
|
Lämmönkestävyys |
Alle tai yhtä suuri kuin 3000 astetta (inertti ilmapiiri) |
Alle tai yhtä suuri kuin 2000 astetta (hapettumisen anti-pinnoitteen kanssa) |
|
Lämmönjohtavuus |
100–150 W/(m·K) |
5–50 w/(m · k) (aksiaalinen) |
|
Vahvuus |
Puristuslujuus, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 80 MPa |
Vetolujuus, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 2000 MPa |
2. haasteet
Grafiittisihat: Hauras, alttiina koneistamisen aikana (vaatii timanttityökaluja) .
Hiilikuituhihat: Matalapaimien välinen leikkauslujuus, edellyttäen optimoidun kuidun asetussuunnittelun .
Iv . tulevat trendit
1,Hybridisaatio:
Grafiitti + hiilikuitukomposiittikuviot (E . g ., hiilikuituvahvistetut grafiittiholkit) .
2,Tarkkuuskone:
Laser/ultraäänileikkaus monimutkaisille geometrioille .
3,Kustannuslasku:
Hienonnettu hiilikuitujen puristusmuovaus halvemmille hiilikuituhihoille .
Johtopäätös
Hiiliholkit ovat korvaamattomia äärimmäisissä ympäristöissä niiden ainutlaatuisten ominaisuuksien . vuoksiValintaohjeet:
Korkea lämpö/johtavuustarpeet→ Korkeasti puhtaana grafiittiohjelmat
Kevyt/korkea lujuus→ Hiilikuituhihat
Monimutkaiset muodot→ priorisoi hiilikuitu hehkulangan käämitys