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碳纤维是纤维状的碳素材料,含碳量在90%以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、 高温状态下碳化而制得。石墨碳毡碳纤维具有十分优异的力学性能,是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维,特别是在2000℃以上的高温惰性环境中,碳材料是唯一强度不下降的物质,是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。石墨碳毡价格除了优异的力学性能外,碳纤维还兼具其他多种优良性能,如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高,非磁体但有电磁屏蔽性等。
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。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。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。
真空炉保温是利用热媒水的相变进行热交换的,燃料燃烧释放出的热量被热媒水吸收,当温度上升至某真空状态下的饱和温度时,蒸发成饱和和蒸汽,完成第一次相变过程。凝结水流进蒸发室继续吸热,完成相变循环。真空热水锅炉的下部结构由燃烧室和传热管束组成;上部为真空室,其中插入了U型管热交换器;真空室外接抽气单元,使真空室保持稳定的真空度,并将真空室内不凝结气体抽出,提高U型热交换器的换热效率。
真空炉保温的温度控制系统采用控温精度为百分之零点一的智能化温度控制仪表,按产品工艺曲线编制计算机控制程序控制真空炉的升温、保温、降温过程、温度控制仪表的运行,停止由PC机自动控制,实现工艺曲线温度控制的技术要求。温度控制系统可设定,存贮多条控温曲线,每条曲线可分为多段控制,每条温控曲线均具有任选的PID参数,自调谐功能,以保证升温无超调,系统可适合多种分度号热电偶和预先设定升温保温曲线。温控仪输出4-20mA电流信号给触发单元,触发单元把电流信号变为电压信号,其输出控制励磁回路的直流电压电流,从而控制了磁调的电压电流,保证真空炉按设定的曲线加热和保温。完成温度控制,真空下温度的传感和控制技术是真空热处理工艺及装备的关键技术之一,使用真空炉的过程须好好掌握。
碳纤维复合材料的成型工艺多达数十种,其中热压罐工艺是应用较多、最为常见的一种成型方式。将碳纤维预浸料按铺层要求铺放于模具上,将毛坯密封在真空袋后放置于碳纤维热压罐中。在真空状态下,经过热压罐设备升温、加压、保温、降温和卸压等程序,利用热压罐内同时提供的均匀温度和均布压力实现固化,从而可以形成表面与内部质量高、形状复杂、面积巨大的碳纤维复合材料制件。
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。