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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。
真空炉保温是由炉体、真空机组、液压系统、控制系统、冷却系统等几部分组成的,对于气冷真空炉要具备氮气储气罐,为防止停水或水压不足等要备有高空水槽,防止因停水而烧坏或烧蚀密封件、电极等。真空炉断热真空炉的炉体和炉门由高强度钢板焊按而成,为双层水套结构形式,炉门由齿轮、齿条传动开启和关闭,灵活方便。加热室是圆形结构,石墨管状加热器和冷却气体喷嘴沿加热室的周围成360度均匀分布,高级碳毡及柔性石墨纸作为保温材料,结构轻巧固定。定做真空炉断热真空炉根据加热的形式可分为外热式和内热式两种。内热式是真空炉生产厂家的首选炉型,按结构的不同可分为单室、双室、三室以及连续式等真空炉,有气冷、油冷和气油两用炉。
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。
随着碳纤维复合材料应用领域的不断扩大,其废弃物的回收问题也引发了一定的关注。在污染和资源浪费日益严重的情况下,应该从复合材料应用的最初阶段就开始重视材料的选择以及回收利用成本,这有利于从整体上降低回收成本并减少环境中的废弃物。国内率先推广连续碳纤维增强热塑性复合材料应用建议:碳纤维增强复合材料零部件的应用方应从复合材料的树脂基体考虑,在使用性能得到保证的前提下,尽量采用热塑性树脂作为复合材料基体,这将利于碳纤维的回收和循环利用。
石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,就大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料:由于石墨的热膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸准确,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管,棒、板、格棚等元件。
汽车、风能、航空航天三大领域应用将驱动碳纤维及其复合材料需求快速增长,13-18 年碳纤维需求复合增长率为17%。在汽车、航空等领域对轻质高强材料需求增加的大背景下,碳纤维及其复合材料处于较快的发展阶段。根据我们的预测,全球碳纤维需求将从2013 年的46500 吨增长到2018 年的101420 吨,年复合增长率为17%。其中增速最快的是汽车和风机叶片领域,年复合增长率分别为41%和15%。全球碳纤维市场外资垄断,发展下游碳纤维复合材料的成长空间更为广阔。