西格里碳素碳/碳復合材料的加工特性:溫度抗波動性和耐化學性

德國SGL Carbon公司(西格里碳素)是的碳素石墨材料以及相關產品的制造商之一。西格里集團涵蓋了從原絲到碳纖維、織物和預浸料、再到CFRP部件成品在內的完整業務鏈。
技
  1、SGL C/C復合材料的溫度抗波動性
  與大多數陶瓷材料和金屬材料相比,SIGRABOND型C/C復合材料具有較好的溫度抗波動性。這也是該材料在高溫領域能夠成功使用的先決條件。均勻材料和無裂紋材料的熱沖擊行為通常分別用“”和“第二”熱應力參數R和R'來描述。
  R是具有溫度效應的尺寸,描述了材料在熱沖擊實驗中能承受的大溫差。R乘以熱導率,得到R?,單位為W/m·K。如果是典型的材料數據,例如SIGRABOND的1501G型C/C復合材料,按照上述方程計算,假設:
  由于材料中的細裂紋分散了熱應力,具有細裂紋的材料對溫度波動表現出良好的穩定性。SIGRABOND材料也是如此。上述給出的方程僅近似適用于復合材料。C/C復合材料抵抗熱沖擊的一個突出例子是火箭噴嘴。在電源單元啟動時,C/C復合材料會在大約2秒內被加熱到超過2000°C。
  2、SGL C/C復合材料的純度
  從本質上講,C/C復合材材料完全由碳元素組成,其他元素僅作為原材料或生產設備引入的雜質存在。石墨化后的材料純度較高,即加熱到2000°C以上的組件。在如此高的溫度下,許多物質會蒸發。因此,在經過石墨化的?SIGRABOND樣品中,只留下了少數不需要的元素。
  C/C復合材料的高純度在以下應用中具有一定的優勢:
  在半導體行業;半導體不會受易蒸發的元素的損害;
  在反應堆聚變里襯等高技術項目中,純SIGRABOND組分對聚變等離子體的質量影響不大;
  在化學工藝設備中,防止外來元素對氧化和腐蝕的催化作用。
  下表列出了典型的灰分含量和常見元素的百分比。重要的雜質元素包括鈣(Ca)、鐵(Fe)、鈉(Na)、磷(P)和硅(Si)。
  3、SGL C/C復合材料的耐化學性
  SIGRABOND的石墨特性使其對腐蝕介質具有高度的抗腐蝕性,但是?SIGRABOND對具有強氧化作用的介質(如硝酸、氯漂白溶液和油等)沒有抗性,特別是在高溫環境中。
  將?SIGRABOND與物質混合物接觸,如果存在雜質,即使數量非常小,比如一些金屬,特別是過渡金屬如鐵、鎳和鈷,雖然也是硅,在碳存在下的高溫下容易形成碳化物。如果石墨晶格中包含某些分子或原子,則可能會發生間隙性化合物。