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碳纤维制品,就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。
按原料体系的不同,碳纤维主要分为:黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。黏胶基碳纤维,黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料,目前, 黏胶基碳纤维仍占据着其他碳纤维不可取代的地位,是重要的战略物资。聚丙烯腈基碳纤维,聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流,占据了主要的市场费额:1、瓦特的技术突破打通了制造高性能碳纤维的通道;2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的前提;3、一条龙生产线得到发展,世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始,直到碳纤维以及中、下游产品开发。沥青基碳纤维,1965年,日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维获得成功,从此,沥青成为生产碳纤维的新原料,是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。
碳纤维硬毡主要有三种:聚丙烯腈基碳毡,黏胶基碳毡和沥青慧碳毡,其中使用的较广的是聚丙烯腈慧碳毡。我们一般说的碳纤维毡就是指聚内烯腈慧碳毡,聚丙烯腈基碳毡还可以分力两类,聚丙烯腈基病纶碳毡和聚丙烯腈基碳毡,它们的不同点在于一个是便用腈纶制造的,还有一个是使用碳纤维原料烧制而成的,前者的作能比后者的畏差,强度,手感,灰度,限度等都是聚丙席睛基碳毯来的好。加工方式不同时话,碳纤维街的9形态也不同,有用碳纤维短切丝加工成的碳纤维拖,有用预氧化纤维丝加工成8碳纤维毡,也有将制成的碳街再次氧化碳化制成的碳纤维毡。
为了保证粉末成形坯在烧结过程中的脱蜡(润滑剂或成形剂)、还原、烧结、合金化、致密化等顺利进行,烧结时需要对烧结温度、保护气氛、坯件传送速度、加热和冷却速度等进行调节和控制。烧结炉在结构和功能上应满足以下五点要求:升有完善的脱蜡装置或脱蜡带;具有气密性,即能隔绝炉外空气并保证炉内保护气氛畅通;炉内的各段温度可控,各段气氛可调。对于连续烧结炉,具有传送装置并且传送速度可调;具有快速冷却装置,可将烧结零件快速冷却到可以出炉的温度。
增强复合硬毡、石墨硬毡(通用叫法也有叫碳纤维复合硬毡、固化毡等)是一种采用特殊工艺将石墨纸、聚丙烯腈基碳毡、聚丙烯腈基碳布全为一体,经固化成型后,一次、二次高温处理制得,它的抗烧蚀性能、抗热震性能、耐气流冲刷和隔热保温性能都很优越。具有传统保温材料所不具有的刚性、自支撑性、高强度、无短纤脱落、热导系数低等优点,主要用于真空、及各类冶金工业炉(单晶生长炉、多晶铸造炉、多晶还原炉、多晶铸锭炉、高压气淬炉、热等静压炉、热平衡炉、低压烧结炉、加压真空烧结炉等, 广泛应用于国防、冶金、化工等行业。尤其是随着多晶硅、单晶硅产业的高速发展,作为高温炉热场隔热理想材料,优质硬质碳纤维毡的需求更是达到了前所未有的高度 。
与低温(900度以下)处理碳毡相比,高温(2200度以上)处理石墨毡具备以下优势:石墨毡吸附性小,对水蒸气等气体的吸附比低温处理碳毡低2个数量级。碳纤维复合保温材料对于很多需要抽真空的封闭容器设备来说,气氛的纯净度是很关键的参数,而低温处理碳毡由于吸附性大而导致容器内抽真空很难抽干净.。石墨毡抗热氧化能力强。未经石墨化的炭材料结构是一种乱层结构,各种结构缺陷的存在使得其层面间距较大,容易受到氧原子的进攻而被氧化。而高温处理过的石墨毡完善的晶格和有序的三维排列使层面间距大大缩小,不易受到氧原子的进攻,因而大大增强抗氧化能力。定做碳纤维复合保温材料石墨毡纯度高,炭含量在99.5%以上,不会对被处理工件造成污染。而低温处理碳毡炭含量一般低于93%,容易造成炉内环境污染。总而言之,高温处理石墨毡比低温碳毡使用效果更佳,使用寿命更长。