คำอธิบาย

พารามิเตอร์ทางเทคนิค

เทคโนโลยีการประมวลผลและการประยุกต์ใช้แขนคาร์บอน

ปลอกคาร์บอน (แขนกราไฟท์/ปลอกไฟเบอร์คาร์บอน) เป็นส่วนประกอบท่อที่ทำจากวัสดุที่ใช้คาร์บอนที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งมีคุณสมบัติเช่นความต้านทานอุณหภูมิสูงความต้านทานการกัดกร่อน เทคโนโลยีการประมวลผลและพื้นที่แอปพลิเคชันที่สำคัญ .

ฉัน . เทคโนโลยีการประมวลผลของแขนคาร์บอน

1. การเลือกวัตถุดิบ

แขนกราไฟท์: ทำจากกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง (เนื้อหาเถ้า<0.5%) or isostatic graphite (isotropic).

แขนคาร์บอนไฟเบอร์ใช้ prepreg คาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ PAN-based หรือ pitch-based (e . g ., เกรด T300/T700) .

2. กระบวนการผลิตคีย์

(1) การประมวลผลแขนกราไฟท์

ขั้นตอนการดำเนินการ	คำอธิบาย	พารามิเตอร์สำคัญ
การเตรียมวัตถุดิบ	การเผาปิโตรเลียม/เข็มโค้ก→การบดและการกรอง (การกระจายขนาดอนุภาคที่ดีที่สุด)	อัตราส่วนอนุภาค: หยาบ/กลาง/ดี=4: 3: 3
การขึ้นรูป	การอัดขึ้นรูป (แม่พิมพ์ท่อ) หรือการกด isostatic (โครงสร้างที่ซับซ้อน)	ความดัน: 50–100 MPa (isostatic)
การอบ	การให้ความร้อนช้าถึง 800–1200 องศาในบรรยากาศป้องกันสำหรับการเผาผลาญคาร์บอน	รอบเวลา: 15–30 วัน
การกราฟิก	ความร้อนไฟฟ้าถึง 2,500–3000 องศาสำหรับการแปลงกราไฟท์ผลึก	ความต้านทาน: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 μΩ· m
การตัดเฉือน	ความแม่นยำ CNC Turning/Ginding (ID Tolerance ± 0.05 มม.)	ความขรุขระพื้นผิว: RA น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.6 μm

(2) การแปรรูปแขนเสื้อคาร์บอนไฟเบอร์

ขั้นตอนการดำเนินการ	คำอธิบาย	พารามิเตอร์สำคัญ
เตรียมเตรียมการ	คาร์บอนไฟเบอร์ชุบด้วยอีพ็อกซี่/ฟีนอลิกเรซิน (ปริมาณเรซิน: 40–50%)	การวางแนวเส้นใย: 0 องศา /90 องศาหรือ± 45 องศา layup
การขึ้นท่อ	เส้นใยที่คดเคี้ยวหรือ pultrusion (เสริมเส้นใยต่อเนื่อง)	การรักษาอุณหภูมิ: 120–180 องศา (หม้อนึ่งความดัน)
การโพสต์	คาร์บอนอุณหภูมิสูง (1,000–1500 องศา) หรือกราฟ	ความหนาแน่น: มากกว่าหรือเท่ากับ 1.6 g/cm³

II . แอปพลิเคชันหลักของปลอกคาร์บอน

1. อุปกรณ์อุตสาหกรรมอุณหภูมิสูง

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์:

Thermal field sleeves for monocrystalline silicon growth furnaces (CZ furnaces), withstanding >2000 องศา .

หลอดการไหลของก๊าซสำหรับอุปกรณ์ epitaxial sic .

อุตสาหกรรมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์:

แขนหุ้มปลอกสำหรับเตาหลอม polysilicon ingot, ลดการสูญเสียความร้อน .

2. การบินและอวกาศ

เครื่องยนต์จรวด:

เส้นหัวฉีดคอ (แขนกราไฟท์) ทนต่อการระเหยและอุณหภูมิ 3000 องศาชั่วคราว .}

โครงสร้างดาวเทียม:

แขนเสื้อคาร์บอนไฟเบอร์สำหรับเฟรมรองรับน้ำหนักเบา (อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงกว่าอลูมิเนียม) .

3. อุตสาหกรรมพลังงานและเคมีใหม่

เซลล์เชื้อเพลิง:

กราไฟท์ไบโพลาร์เพลทฟิลด์ฟิลด์ (ทนต่อการกัดกร่อน) .

อุตสาหกรรมนิวเคลียร์:

ปลอกคาร์บอนในเครื่องปฏิกรณ์ที่ระบายความร้อนด้วยก๊าซอุณหภูมิสูงทำหน้าที่เป็นผู้ดูแลนิวตรอนและส่วนประกอบโครงสร้าง .}

4. ฟิลด์อื่น ๆ

อุปกรณ์การแพทย์:

เครื่องเอ็กซ์เรย์หมุนแอโนดสนับสนุนหลอด (การนำความร้อนสูงทนต่อรังสี) .

การผลิตขั้นสูง:

ปลอกแขนป้องกันสำหรับองค์ประกอบความร้อนในเตาเผาสูญญากาศ .

III . ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพและความท้าทาย

1. ข้อดี

คุณสมบัติ	แขนกราไฟท์	แขนคาร์บอนไฟเบอร์
ความต้านทานความร้อน	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 3000 องศา (บรรยากาศเฉื่อย)	น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2,000 องศา (ด้วยการเคลือบป้องกันออกซิเดชั่น)
การนำความร้อน	100–150 W/(m·K)	5–50 W/(M · K) (Axial)
ความแข็งแกร่ง	แรงอัดสูงกว่าหรือเท่ากับ 80 MPa	แรงดึงสูงกว่าหรือเท่ากับ 2,000 MPa

2. ความท้าทาย

แขนกราไฟท์: เปราะมีแนวโน้มที่จะบิ่นระหว่างการตัดเฉือน (ต้องใช้เครื่องมือเพชร) .

แขนคาร์บอนไฟเบอร์: ความแข็งแรงของแรงเฉือนระหว่าง interlaminar ต่ำจำเป็นต้องมีการออกแบบ layup ไฟเบอร์ที่ดีที่สุด .}

iv . แนวโน้มในอนาคต

1,การผสมพันธุ์:

การออกแบบคอมโพสิตกราไฟท์ + คาร์บอนไฟเบอร์ (e . g ., แขนกราไฟท์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์เสริม) .

2,การตัดเฉือนที่แม่นยำ:

การตัดเลเซอร์/อัลตราโซนิกสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน .

3,การลดต้นทุน:

การบีบอัดคาร์บอนไฟเบอร์แบบสับสำหรับปลอกคาร์บอนไฟเบอร์ราคาถูก .

บทสรุป

ปลอกคาร์บอนไม่สามารถถูกแทนที่ได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขา .แนวทางการเลือก:

ความต้องการอุณหภูมิสูง/การนำไฟฟ้า→แขนกราไฟท์ที่มีความบริสุทธิ์สูง

น้ำหนักเบา/สูง→แขนเสื้อคาร์บอนไฟเบอร์

รูปร่างที่ซับซ้อน→จัดลำดับความสำคัญของเส้นใยคาร์บอนไฟเบอร์ที่คดเคี้ยว