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真空炉保温材料一般是指热系数小于或等于0.12的材料。保温材料发展很快,在工业和建筑中采用良好的保温技术与材料,往往可以起到事半功倍的效果。建筑中每使用一吨矿物棉绝热制品,一年可节约一吨石油。传统的保温隔热材料是以提高气相空隙率,降低导热系数和传导系数为主。纤维类保温材料在使用环境中要使对流传热和辐射传热升高,必须要有较厚的覆层;而型材类无机保温材料要进行拼装施工,存在接缝多、有损美观、防水性差、使用寿命短等缺陷。为此,人们一直在寻求与研究一种能大大提高保温材料隔热反射性能的新型材料。
真空炉保温的加热元件有金属和非金属之分,分别叙述如下。金属加热元件 通常分为两种:一种为贵重金属,如钼、铂、钨、钽等;另一类为一般金属,如镍铬耐热合金、铁铬铝合金、钼钨合金等。非金属加热元件 有石墨和化合物两种。化合物有碳化硅、硅化钼、二氧化钼等。其中碳化硅在高温下易黏结分解,而二氧化钼在1300℃时会软化。只有石墨具有加工性能好、耐高温、耐急冷急热性好、塑性好、辐射面积大、抗热冲击性能好等特点,适于制作加热元件。
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。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。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。
沥青基碳纤维是一种以石油沥青或煤沥青为原料,经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制得的含碳量大于95%的特种纤维。碳毡因其具有高强度、模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好等性能特点。定做碳毡还具有较高的热传导性能,反向热膨胀系数和超高的模量,沥青基碳纤维适用于空间技术和人造卫星领域;沥青基碳纤维独特的热传导性能,使其在高产出的电气设备中显示出良好的散热效果;对有效载荷有严格限制的运载火箭来说,沥青基碳纤维增强材料在减轻重量上可起决定作用;沥青基碳纤维的低密度、高热导性能以及特殊的摩擦性能,对于其在军事领域的应用十分有价值;而沥青基碳纤维及其增强材料的稳定性。
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。
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。