碳材料发展史—新兴工业用炭(2)

高气冷堆堆芯结构石墨材料

等静压石墨具有中等的力学性能,特别出色的高温力学性能,导热系数大,线膨胀系数低。在高温气冷堆中,主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料,同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下,受高能γ射线和快中子的放射线,时间长达数年之久,容易造成辐照损伤,从而改变石墨的结构和性质,所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。

核石墨与常规工程用石墨的主要区别有两点,核纯和耐辐照损伤。当前,国内核石墨材料的研制尚缺辐照试验这一环节,这是下一步研制中必须面对过程,除辐照要求外,核石墨在冷态状态下的质量要求是:规格大型化、质量稳定、热稳定性好、热膨胀系数低。目前,我国只能生产少量的高温气冷堆反应用核石墨,主要还是依赖进口。

热解石墨

热解石墨是新型炭素材料,是高纯碳氢气体在一定的炉压下,在1800℃~2000℃的石墨基体上经化学气相沉积出的较高结晶取向的热解碳,它具有高密度(2.20g/cm)、高纯度(杂质含量(0.0002%)和热、电、磁、力学性能各向异性。在1800℃左右仍能维持10mmHg的真空度。

应用

主要应用

石墨加热器、导流桶、PBN/PG复合加热器、原子吸收管。

涂层产品应用

半导体行业中,拉制硅单晶导流筒。

半导体行业石墨加热器涂层。

晶片退火工艺PBN/PG复合加热器涂层。

分析仪器用的原子吸收管热解石墨涂层。

电子束蒸发蒸铝坩埚。

热解碳

热解碳和热解石墨是一种具有特殊结构和性能的气相沉积碳。

热解碳按其特性可以分为高密度的致密热解碳与低密度的疏松热解碳和各向同性与各向异性热解碳。其性能和结构取决于热解温度。800-1000℃以下热解的是热解碳,在1400-2000℃热解或更高温度下处理的叫热解石墨。热解碳的性质结构取决于其制造条件,其中以沉积温度为重。

从其反应机理上说,制备热解碳要经历两个阶段:

1.发生炭化过程,生成焦碳和分离的挥发产物。

2.生成的产物降解成热解碳、水、气体。

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碳纤维

碳纤维(carbonfiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

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