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西格里碳素碳/碳复合材料的加工特性:温度抗波动性和耐化学性

2022-01-06 16:143310
 德国SGL Carbon公司(西格里碳素)是的碳素石墨材料以及相关产品的制造商之一。西格里集团涵盖了从原丝到碳纤维、织物和预浸料、再到CFRP部件成品在内的完整业务链。
技
  1、SGL C/C复合材料的温度抗波动性
  与大多数陶瓷材料和金属材料相比,SIGRABOND型C/C复合材料具有较好的温度抗波动性。这也是该材料在高温领域能够成功使用的先决条件。均匀材料和无裂纹材料的热冲击行为通常分别用“”和“第二”热应力参数R和R'来描述。
  R是具有温度效应的尺寸,描述了材料在热冲击实验中能承受的大温差。R乘以热导率,得到R?,单位为W/m·K。如果是典型的材料数据,例如SIGRABOND的1501G型C/C复合材料,按照上述方程计算,假设:
  由于材料中的细裂纹分散了热应力,具有细裂纹的材料对温度波动表现出良好的稳定性。SIGRABOND材料也是如此。上述给出的方程仅近似适用于复合材料。C/C复合材料抵抗热冲击的一个突出例子是火箭喷嘴。在电源单元启动时,C/C复合材料会在大约2秒内被加热到超过2000°C。
  2、SGL C/C复合材料的纯度
  从本质上讲,C/C复合材材料完全由碳元素组成,其他元素仅作为原材料或生产设备引入的杂质存在。石墨化后的材料纯度较高,即加热到2000°C以上的组件。在如此高的温度下,许多物质会蒸发。因此,在经过石墨化的?SIGRABOND样品中,只留下了少数不需要的元素。
  C/C复合材料的高纯度在以下应用中具有一定的优势:
  在半导体行业;半导体不会受易蒸发的元素的损害;
  在反应堆聚变里衬等高技术项目中,纯SIGRABOND组分对聚变等离子体的质量影响不大;
  在化学工艺设备中,防止外来元素对氧化和腐蚀的催化作用。
  下表列出了典型的灰分含量和常见元素的百分比。重要的杂质元素包括钙(Ca)、铁(Fe)、钠(Na)、磷(P)和硅(Si)。
  3、SGL C/C复合材料的耐化学性
  SIGRABOND的石墨特性使其对腐蚀介质具有高度的抗腐蚀性,但是?SIGRABOND对具有强氧化作用的介质(如硝酸、氯漂白溶液和油等)没有抗性,特别是在高温环境中。
  将?SIGRABOND与物质混合物接触,如果存在杂质,即使数量非常小,比如一些金属,特别是过渡金属如铁、镍和钴,虽然也是硅,在碳存在下的高温下容易形成碳化物。如果石墨晶格中包含某些分子或原子,则可能会发生间隙性化合物。
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