单晶炉用碳碳复合保温材料
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碳碳复合材料生产工艺碳碳复合材料是一种高性能复合材料,由碳纤维和碳基材料组成,具有高强度、高摩擦性能、高抗侵蚀能力等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。
下面将介绍碳碳复合材料的生产工艺。
碳纤维制备:碳纤维是碳碳复合材料的主要增强材料,其制备过程包括原料选用、浆料制备、纤维拉丝、高温碳化等步骤。
首先,选用高纯度的石墨为原料,通过碳化反应制备碳纤维前体浆料。
然后,将浆料拉丝成纤维,并通过高温石墨化处理,将其转化为含有95%以上纯碳的碳纤维。
碳基材料制备:碳碳复合材料的基体材料通常选用高纯度石墨或石墨纤维,其制备过程包括预制件制备、石墨化处理、浸渍碳化等步骤。
首先,将石墨材料制备成预制件,通常采用热压或化学气相沉积等方法。
然后,对预制件进行高温处理,使其石墨化,提高其机械性能和耐热性。
最后,通过浸渍工艺,将预制件浸渍进碳化剂中,使其形成碳基材料。
复合成型:碳纤维和碳基材料经过制备后,通过复合成型将其组合成复合材料。
常见的成型方法包括层板法、缠绕法、注射法等。
层板法将碳纤维和碳基材料按照一定的排布顺序叠加,并采用压制热压的方法使其复合成型。
缠绕法将碳纤维按照一定的螺旋方式缠绕在模具上,并进行热压使其复合成型。
注射法将碳纤维和碳基材料按照一定比例混合后注入模具中,通过热压使其固化成型。
炭化和石墨化:复合材料在固化成型后,需要进行炭化和石墨化处理,以提高其炭化度和石墨化程度。
炭化过程通常采用高温石墨化处理,将复合材料在高温下进行长时间热处理,使其炭化度达到要求。
石墨化过程则是通过进一步高温处理,将复合材料的炭化产物转化为石墨,提高其机械强度和导热性能。
表面处理:最后,对已经炭化和石墨化的碳碳复合材料进行表面处理,以提高其性能和抗氧化能力。
常见的表面处理方法包括化学气相沉积、化学涂层、磨削抛光等。
化学气相沉积是通过将材料暴露在特定气氛中,使其表面形成一层保护性的氧化物。
化学涂层则是将材料表面涂覆一层抗氧化涂层,增强其抗氧化能力。
炭/炭复合材料单晶生长热场系统项目(炭/炭复合材料**吨/年、碳/石墨材料**吨/年)可行性研究报告**有限责任公司二OO 年月**有限责任公司地址:电话:院长:主管副院长:总建筑师:总规划师:编制人员:目录第一章总论 (4)(一)项目背景 (4)(二)项目主要经济技术指标 (9)(三)研究结论 (11)第二章市场预测 (12)(一)产品市场供应预测 (12)(二)产品目标市场分析 (13)(三)总体营销思路 (15)第三章建设用地规模与产品方案 (16)(一)建设用地规模 (16)(二)产品方案 (16)第四章场址选择 (19)(一)场址所在位置现状 (19)(二)场址建设条件 (19)第五章技术方案、设备方案 (22)(一)技术方案 (22)(二)主要设备方案 (23)第六章主要原材料、燃料供应 (25)(一)主要原材料供应 (25)(二)能源供应 (25)(三)主要原材料价格 (25)第七章总体布置、运输与公用辅助工程 (27)(一)总体布置 (27)(二)场内外运输 (27)(三)公用辅助工程 (28)第八章节能、节水措施 (31)(一)概述 (31)(二)节能措施 (31)第九章环境影响评价 (32)(一)项目建设和生产对环境的影响 (32)(二)环境保护措施方案 (32)(三)环境影响评价 (33)第十章劳动安全卫生与消防 (34)(一)劳动安全 (34)(二)生产事故及防范 (35)(三)职业危害的防护 (35)(四)消防设施 (36)第十一章组织机构与人力资源配置 (37)(一)组织机构 (37)(二)人力资源配置 (38)(三)员工培训计划 (38)第十二章项目实施进度 (39)(一)项目建设工期 (39)(二)施工进度安排 (39)(三)项目实施进度表(横线图) (39)第十三章投资估算 (41)(一)投资估算依据 (41)(二)估算范围 (41)(三)项目建设投资 (42)(四)资金筹措 (43)第十四章财务评价 (44)(一)评价依据、范围及指标 (44)(二)经济评价 (45)(三)财务评价 (47)(四)不确定性分析 (48)第十五章研究结论 (49)第一章总论受**有限公司的委托,我们对炭/炭复合材料单晶生长热场系统项目(炭/炭复合材料20吨/年、碳/石墨材料400吨/年)可行性进行了研究,通过对该项目所在地区的市场、环境、交通、电力、给排水、通讯等条件进行调查,收集有关基础资料,并与建设单位交换意见,在认真调查和分析资料的基础上编制了《炭/炭复合材料单晶生长热场系统项目可行性研究报告》。
碳碳复合材料热容-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容可以按照以下方式来进行撰写:1.1 概述碳碳复合材料是一种由碳纤维和碳基基质构成的材料,具有轻量化、高强度、高温性能良好等优点,广泛应用于航空航天、汽车和电子等领域。
近年来,随着科技的不断发展,碳碳复合材料的热容性能逐渐受到人们的重视。
热容是指物质在吸收或释放热量过程中的温度变化能力,是评估材料热学性能的重要指标之一。
对于碳碳复合材料而言,其热容性能直接关系到其在高温环境下的稳定性和耐久性。
因此,研究碳碳复合材料的热容性能对于优化材料设计和提高材料性能具有重要的意义。
本文将对碳碳复合材料的热容性能进行全面的描述和分析。
首先,将介绍碳碳复合材料的定义和特点,包括其制备工艺、结构特征以及热学性能等方面的内容。
然后,将着重分析碳碳复合材料在高温环境下的热容性能,探讨其受热过程中温度变化规律以及热容值的计算方法。
最后,将总结热容性能对碳碳复合材料的重要性,并展望未来研究方向,以期为碳碳复合材料的制备和应用提供科学的依据和指导。
通过对碳碳复合材料热容性能的深入研究,可以对该材料的高温应用能力和性能进行更加准确的评估,并为其在未来的研究和应用中提供参考和指导。
同时,对于碳碳复合材料以及其他相关研究领域的学者和科研人员也具有一定的参考价值。
在研究过程中,我们将通过综合运用理论分析和实验验证相结合的方法,力求全面准确地揭示碳碳复合材料的热容性能,以期为相关领域的深入研究和应用提供一定的理论和实践指导。
文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文主要通过以下几个方面对碳碳复合材料的热容进行探讨和分析。
首先,对碳碳复合材料的定义和特点进行介绍,以便读者能够对该材料有一个基本的了解。
其次,将重点关注碳碳复合材料的热容性能,探究其在热学方面的表现和应用。
最后,通过总结热容性能对碳碳复合材料的重要性,以及展望碳碳复合材料热容性能的未来研究方向,来对文章进行一个总结和展望。
行业标准《单晶炉用碳/碳复合保温材料》(预审稿)编制说明一、工作简况1、立项目的和意义随着电子信息产业和光伏产业的发展,对单晶硅片的尺寸要求越来越大、性能要求越来越高。
为提高晶体硅的质量,降低制造成本,直拉单晶炉迅速朝大型化、自动化方向发展,这对单晶炉的保温材料也提出了更高的要求。
随着国产碳/ 碳复合保温材料的生产工艺的日趋成熟,国产碳/ 碳复合保温材料在光伏企业单晶炉的使用中,得到越来越多使用企业的认可。
碳/ 碳复合保温材料,是一种由碳纤维为增强体、碳质为基体构成的纯碳复合材料加工而成的高技术产品,适用于制造单晶炉热场的保温件, 同时也可适用于其他高温真空炉、保护气氛炉用碳/ 碳复合保温材料。
采用国产碳/碳复合材料制作的保温件,主要有保温板材、保温筒材等。
通过制定单晶炉用碳/ 碳复合保温材料标准,完善单晶炉用碳/ 碳复合保温材料的技术要求,有利于各生产厂家有标准可循,规范产品的生产、经营、使用行为,从而提高国产碳/ 碳复合保温材料的市场竞争能力,为提高和稳定单晶硅性能,促进电子行业、光伏行业的发展奠定基础。
2、任务来源根据工业和信息化部办公厅《关于印发2014 年第三批行业标准制修订计划的通知》(工信厅科函[2014] 628 号)的要求,由湖南南方搏云新材料股份有限公司(原湖南南方搏云新材料有限责任公司从2015年8月27日起更名为湖南南方搏云新材料股份有限公司)负责起草《单晶炉用碳/碳复合保温材料》,计划编号为2014—1287T—YB,要求于2015 年完成。
3、标准项目承担单位简况湖南南方搏云新材料股份有限公司成立于2006 年7 月,由中国兵器装备集团南方工业资产公司和中南大学等单位共同筹建。
公司主要研发、生产、销售新型碳/ 碳复合材料制品及相关设备。
主要产品为单晶硅生长炉热场系统、多晶硅 1 铸锭炉热场系统、氢化炉热场系统、蓝宝石晶体生长炉热场系统、以及热压烧结炉热场、军工配套材料等碳/碳复合材料制品,产品主要应用于太阳能光伏产业、电子信息产业、国防科技工业等领域,替代传统石墨热场系统和进口同类产品。
碳碳复合材料单位产品能耗
碳碳复合材料是一种由碳纤维和碳基矩阵相互交织而成的高性能复合材料,具有轻质、高强度、高温稳定性等优点。
在制造过程中,碳碳复合材料的单位产品能耗是一个重要的指标,影响着其生产效率和经济性。
为了降低碳碳复合材料的单位产品能耗,首先需要从原材料的选择和加工工艺的优化入手。
碳纤维作为主要原料,其生产过程需要消耗大量的能源。
因此,选择能耗较低的碳纤维生产工艺,并采用高效的能源利用方式,可以有效降低单位产品的能耗。
在碳碳复合材料的加工过程中,需要进行炭化和热处理等环节。
这些过程中能耗较高,因此需要优化工艺参数,控制加热温度和时间,减少能量的浪费。
同时,采用先进的加工设备和技术,提高生产效率,降低单位产品的能耗。
除了原材料和加工工艺的优化,还可以通过改进产品设计和制造工艺来降低单位产品能耗。
合理设计产品结构,减少材料的浪费和加工工序的复杂度,可以降低单位产品的能耗。
同时,采用先进的制造工艺,如自动化生产线和智能控制系统,可以提高生产效率,降低能耗。
碳碳复合材料的单位产品能耗还受到能源价格和政策环境的影响。
因此,政府部门和企业应加强合作,制定相应的政策和措施,鼓励
和支持碳碳复合材料的研发和应用,促进能源的可持续利用和节约。
降低碳碳复合材料的单位产品能耗是一个复杂而艰巨的任务。
需要从原材料选择、加工工艺、产品设计和制造工艺等多个方面入手,综合运用技术手段和政策措施,以减少能源的消耗,提高生产效率,实现碳碳复合材料的可持续发展。
只有这样,我们才能更好地利用碳碳复合材料的优势,推动产业升级和经济发展。
关于降低单晶生产能耗和成本的方案一现状1 热场规格:大成新能源现有的单晶炉主要是京运通80、90炉和汉虹85炉,使用的热场结构为单晶炉厂家出厂设计的标准热场,规格分别是18寸和20寸,投料量的设计标准为60和80Kg。
2 投料量少:目前的实际投料状况为18寸的70Kg,20寸的100Kg。
3 能耗高:目前的热场使用功率都偏高,京运通在60至65Kw之间,汉虹炉更达到了65至70左右。
4 热场使用寿命低:尤其是石墨坩埚的使用寿命仅有35炉左右。
5 成本高:每公斤单晶的直接加工成本高达105元左右。
二技改方案针对以上实际状况,主要通过以下二项改进来达到降低能耗和降低生产成本。
1、针对现有单晶炉的实际状况重新设计全新的热场2、改变和提高工艺技术,提高操作工的操作方法和技能水平。
具体目标为:1 平均拉晶功率下降15至20千瓦,即至少比现有拉晶功率下降25%左右。
2 每公斤单晶的生产成本由现在的105元左右下降到70元左右,下降幅度为30%左右。
三实施措施1 根据现有炉子的状况重新设计节能型的热场,新热场采用碳碳复合材料+一体化保温材料+石墨材料的组合方式。
2 在结构上采用紧凑型全包围型的结构来保证能耗的最小损耗率。
3 采用先进的熔料工艺,熔料方法和提高员工的操作技能来提高热场的使用寿命,尤其是提高坩埚的使用寿命,将坩埚使用寿命由目前的35炉提高到70炉左右,提高一倍左右。
4 全面提高整个生产流程中各个环节的技术工艺和操作方法,增加单晶的一次成晶率和成品率。
通过以上对热场的重新设计和提高工艺技术操作水平以及提高现场的生产管理水平,就完全能达到降低能耗和降低生产成本的目标,见下表:1 能耗(Kw)项目技改前热场功率技改后热场功率增减备注炉型85炉20寸60~65 20寸40左右-25%左右取平均值90炉20寸65~70 21寸41左右-25%左右取平均值2 直接加工成本(每公斤)项目原成本现成本增减金额(元)105 70 -30%左右3 经济效益分析:(以60台单晶炉计算)以每台单晶炉月平均产量为1000Kg计算,以每公斤节约0元加工费计算则:每月每台单晶炉节约1000×30=30000元60台炉每月节约:30000×60=1800000元每年可节约1800000×12=21600000元通过以上分析可以明确知道通过对热场的技术改造和提高工艺技术水平和管理水平后,整个公司的生产效益是完全有很大的提高空间的。
CZ单晶炉坩埚材料的新选择CZ单晶炉坩埚材料的新选择---碳/碳复合材料前言直拉法生产单晶硅是目前制备单晶硅的最主要方法,热场系统是硅材料成晶的最重要的条件之一,热场的温度梯度分布直接影响着是否能顺利地拉出单晶和控制单晶的质量好坏。
因而热场的设计和改进对一个有竞争力的拉晶厂家来说非常重要。
热场的部件主要包括石墨加热器、石墨坩埚、导流筒、保温筒、埚托、炉底护盘等等,各家在设计过程中会略有不同,主要构成如图1。
图1 直拉单晶炉热场系统1.石墨坩埚在热场系统中的功能在拉制单晶的过程中,石墨坩埚作为关键核心部件的主要作用有如下几点:(1)高温承载作用:装满多晶硅原料的石英坩埚要置于石墨坩埚里面,石墨坩埚要承载石英坩埚和多晶硅等原料的重量,保证高温石英坩埚变软后,原料不会泄漏出来,并且在拉晶过程中要承载原料做旋转运动,因此,对其力学性能要求比较高;(2)传热作用:坩埚通过自身优良的导热性能,传导多晶硅原料融化所需的热量,融化温度在1600℃左右,因此,坩埚必须要有良好的高温导热性能;(3)安全作用:在紧急情况停炉时,由于多晶硅冷却时体积膨胀(大约为10%),坩埚短时间内会承受很大的应力,因石墨材料自身的强度较低,石墨坩埚在这种情况下一般都会炸裂而报废,甚至损坏相邻部件乃至整个热场,因此石墨坩埚强度较低是单晶生产稳定的隐患,急需更新换代,使用符合拉晶需求的抗折强度大的产品。
2.石墨坩埚的技术分析直拉单晶炉用石墨坩埚,主要采用等静压高纯石墨制成。
其生产过程见图2。
石墨坩埚的生产及其本身具有以下特点:(1)生产工序比较长,每一个环节都是一个高耗能、高耗材的过程;(2)直拉单晶炉用石墨坩埚,主要采用等静压高纯石墨制成,要求精度较高,生产大尺寸石墨坩埚成型困难,加工难度大,质量难以保证;(3)石墨坩埚做成多瓣,结构复杂,连接部位磨损快,容易漏硅,危害热场;(4)石墨坩埚脆性大,强度低,反复急热、急冷使用时容易开裂,使用寿命比较短。
碳化硅衬底是一种在半导体加工和制造过程中广泛应用的材料。
它具有优良的热传导性能和化学稳定性,能够在高温、高压等特殊条件下稳定工作。
而在碳化硅衬底的生产过程中,碳碳热场保温材料被广泛应用,这些保温材料在长晶过程中起到了重要的作用。
本文将针对碳化硅衬底长晶中用到的碳碳热场保温材料进行深入探讨。
1. 碳化硅衬底长晶概述碳化硅衬底长晶是指在高温炉中,将碳化硅原料加热至一定温度,使其逐渐形成晶体结构。
这一过程需要在严格的温度控制下进行,以保证晶体的质量和结晶度。
在长晶过程中,需要使用碳碳热场保温材料来保持炉内温度稳定,以及保护炉内碳化硅衬底不受外界环境的影响。
2. 碳碳热场保温材料的特性碳碳热场保温材料是一种由碳纤维和碳基树脂制成的复合材料。
它具有以下特性:- 优异的高温稳定性:碳碳材料能够在高温下保持良好的物理和化学性能,不易发生热膨胀和变形。
- 高热导率:碳碳材料具有良好的热传导性能,能够有效地将热量传递到需要加热的区域。
- 耐腐蚀性:碳碳材料在化学腐蚀和氧化环境下表现出很好的稳定性,不易受到外部环境的影响。
3. 碳碳热场保温材料在碳化硅衬底长晶中的应用在碳化硅衬底的长晶过程中,需要使用碳碳热场保温材料来维持炉内温度稳定,并保护碳化硅衬底不受外界环境的影响。
碳碳热场保温材料能够有效地抵抗高温、高压等特殊条件下的热传导和热辐射,保证长晶过程中的温度控制和稳定性。
碳碳材料还具有良好的机械强度和耐磨性,能够在长时间的使用中保持稳定的性能。
4. 碳碳热场保温材料的发展趋势随着半导体工业的发展和碳化硅衬底长晶技术的不断进步,对碳碳热场保温材料的需求也在不断增加。
未来,碳碳材料在碳化硅衬底长晶中的应用将更加广泛,同时也需要不断提升其性能和稳定性,以满足更高级别的半导体制造需求。
5. 结语碳碳热场保温材料在碳化硅衬底长晶过程中发挥着重要的作用,其优异的热导性能和稳定性能为碳化硅衬底的制造提供了有力的支持。
随着技术的不断进步和需求的不断增加,碳碳材料在半导体工业中的应用前景将更加广阔,为行业的发展和进步注入新的动力。
碳碳复合材料标准碳碳复合材料(Carbon-Carbon Composites)由碳纤维和炭素基体组成,具有高强度、高硬度、耐高温等特点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械工业等领域。
为了确保碳碳复合材料的质量和性能,制定了一系列标准,本文将详细介绍碳碳复合材料的标准规范。
一、材料要求1. 原材料要求:碳纤维:采用高强度、高模量的碳纤维,纤维直径要求在6-10μm 之间,纤维拉力强度不低于5000MPa。
炭素基体:炭素基体的热处理温度要求控制在2300℃以上,炭素密度不低于1.5g/cm³。
2. 成品要求:拉伸强度:拉伸强度不低于200MPa;抗压强度:抗压强度不低于400MPa;硬度:表面硬度要求在90HRA以上;热导率:热导率不低于100W/m·K;热膨胀系数:热膨胀系数在80-100×10^-6/℃之间。
二、制备方法碳碳复合材料的制备方法包括硅烷浸渍法、炭化热处理法、化学气相沉积法等。
具体制备方法需根据产品要求确定,但需符合以下通用要求:1. 前处理:将碳纤维经过表面处理,去除杂质和纤维端面脱落层。
2. 浸渍:将碳纤维浸渍在浸渍剂中,使其充分浸润,并控制浸渍时间和温度。
3. 热处理:将浸渍后的碳纤维进行热处理,使其炭化,形成炭素基体。
4. 各向异性控制:通过调整碳纤维在基体中的分布和取向,控制复合材料的各向异性。
三、产品检测方法为了确保碳碳复合材料的质量和性能,需要进行一系列的产品检测。
以下是常用的检测方法:1. X射线探伤检测:利用X射线对产品进行探伤,检测内部是否存在裂纹或缺陷。
2. 金相显微镜检测:通过金相显微镜对复合材料进行组织结构观察,检测材料是否均匀致密。
3. 热导率测量:采用热导率仪对样品进行测试,检测材料热导率是否满足标准要求。
4. 抗拉强度测量:利用拉伸试验机对样品进行拉伸测试,检测其抗拉强度是否符合标准。
四、贮存和包装要求为了防止碳碳复合材料受潮、氧化等影响,贮存和包装时需要符合以下要求:1. 环境要求:存放环境应干燥、温度控制在20℃以下,相对湿度不大于60%。
1 C/C复合材料概述炭/炭复合材料(C/C)是由炭纤维及其制品(炭毡或炭布)增强的炭纤维复合材料。
C/C的组成元素只有一个,即碳元素,因而C/C具有许多炭和石墨材料的优3)和优异的热性能,即高的导热性、低(石墨的理论密度为2.2 g/cm点,如密度低热膨胀系数以及对热冲击不敏感等特性。
作为新型结构材料,C/C还具有优异的力学性能,如高温下的高强度和模量,尤其是其随温度的升高,强度不但不降低,反而升高的特性以及高断裂韧性、低蠕变等性能。
这些特性,使C/C复合材料成为目前唯一可用于高温达2800 ℃的高温复合材料。
C/C复合材料自上世纪60年代问世以来,在航空航天、核能、军事以及许多民用工业领域受到极大关注,并得到迅速发展和广泛应用。
1.1 C/C复合材料的性能特点(1) 物理性能C/C复合材料在高温热处理后的化学成分,碳元素高于99%,像石墨一样,具有耐酸、碱和盐的化学稳定性。
其比热容大,热导率随石墨化程度的提高而增大,线膨胀系数随石墨化程度的提高而降低等。
(2) 力学性能C/C复合材料的力学性能主要取决于炭纤维的种类、取向、含量和制备工艺等。
单向增强的C/C复合材料,沿炭纤维长度方向的力学性能比垂直方向高出几十倍。
C/C复合材料的高强高模特性来自炭纤维,随着温度的升高,C/C复合材料的强度不仅不会降低,而且比室温下的强度还要高。
一般的C/C复合材料的拉伸强度大于270 MPa,单向高强度C/C复合材料可达700 MPa以上。
在1000 ℃以上,强度最低的C/C复合材料的比强度也较耐热合金和陶瓷材料的高。
C/C复合材料的断裂韧性与传统的炭材料相比,有极大的提高,其破坏方式是逐渐破坏,而不是突然破坏,因为基体炭的断裂应力和断裂应变低于炭纤维。
经表面处理的炭纤维与基体炭之间的化学键与机械键结合强度强,拉伸应力引起基体中的裂纹扩展越过纤维/基体界面,使纤维断裂,形成脆性断裂。
而未经表面处理的炭纤维与基体炭之间结合强度低,C/C复合材料受载一旦超过基体断裂裂纹尖端的能量消耗在炭纤维的基体裂纹在界面会引起基体与纤维脱粘,应变,周围区域,炭纤维仍能继续承受载荷,从而呈现非脆性断裂方式。
行业标准《单晶炉用碳/碳复合材料发热体》(预审稿)编制说明一、工作简况1、立项目的及意义近年来,太阳能光伏发电产业发展突飞猛进,光电转换效率高的单晶硅更是备受青睐,当前,生产单晶硅的单晶硅直拉炉(简称单晶炉)的数量猛增,随即单晶炉中所使用的发热体用量随之大增。
传统的石墨制品不仅力学性能差、易碎、加工难度较大,而且在当前单晶硅产量的增大和生产设备的大型化形势下,耗材型、成型尺寸受限更是弊端显露。
作为新一代热场材料的碳/碳复合材料制品之一,本项目的碳/碳复合材料发热体既具有足够的强度,又可采取近净成形方式加工,可满足硅晶棒大尺寸化的需求,较好的抗热震性和较高的电阻率使其具有更广阔的应用前景。
这些年,为了满足市场的需求,不少碳/碳复合材料生产企业投入人力、物力开发了碳/碳复合材料发热体,并在单晶硅生产企业进行了推广应用。
制定单晶炉用碳/碳复合材料发热体标准,有利于规范其生产、经营、使用行为。
2、任务来源根据工业和信息化部办公厅《关于印发2014年第三批行业标准修订计划的通知》(工信厅科函[2014]628号)精神,由湖南金博复合材料科技有限公司(金博科技)负责《单晶炉用碳/碳复合材料发热体》行业标准的起草制定工作,计划号为:2014-1285T-YB 要求完成时间为2015年。
3、标准项目承担单位简况金博科技成立于2005年6月,是中南大学校长黄伯云院士领导的创新团队在先进碳/碳复合材料领域历时十余年科技攻关于2004年获得“国家技术发明一等奖”后,中南大学将重大科技成果转化和向碳/碳复合材料民用工业领域进军而注册成立的现代化公司,是一家集生产、方案设计、研发、销售于一体的应用碳纤维进行碳/碳复合材料制品生产的企业,为新能源、粉末冶金、机械等领域客户设计、生产各种系列的高性能碳/碳复合材料制品。
4、主要工作过程金博科技负责单晶炉用碳/碳复合材料发热体的设计和研制工作,征求、收集、汇总碳/碳复合材料发热体的使用情况、用户需求及相关专家的意见,起草完善《单晶炉用碳/碳复合材料发热体》标准;并负责将按本标准生产的发热体在西安隆基硅材料股份1有限公司(隆基股份)、内蒙古中环光伏硅材料有限公司(中环光伏)、浙江昱辉阳光能源有限公司(昱辉阳光)、晶龙实业集团有限公司(晶龙实业)进行使用验证,根据使用情况,完善碳/碳复合材料发热体的研制及《单晶炉用碳/碳复合材料发热体》标准的制定。
图片简介:本技术提供了一种复合结构炭炭保温筒,从内向外,结构上依次包括第一碳布层、第一石墨纸层、碳毡层、第二石墨纸层和第二碳布层;所述碳毡层所用碳毡为石墨化处理后的碳毡。
本技术提供的复合结构炭炭保温筒中,内外表面第一碳布层和第二碳布层为高密度抗腐蚀层,碳毡层为低密度保温层,高密度抗腐蚀层和低密度保温层之间采用第一石墨纸层和第二石墨纸层隔开,能够有效增强保温筒的抗腐蚀能力和保温性能;此外,本技术提供的复合结构炭炭保温筒的内外表面均为高密度抗腐蚀层,能够延长保温热场的使用寿命。
技术要求1.一种复合结构炭-炭保温筒,从内向外,结构上依次包括第一碳布层、第一石墨纸层、碳毡层、第二石墨纸层和第二碳布层;所述碳毡层所用碳毡为石墨化处理后的碳毡。
2.根据权利要求1所述的复合结构炭-炭保温筒,其特征在于,所述第一碳布层和第二碳布层的厚度独立地为3~10mm;所述第一石墨纸层和第二石墨纸层的厚度独立地为0.3~1.5mm;所述碳毡层的厚度为5~6mm。
3.根据权利要求1所述的复合结构炭-炭保温筒,其特征在于,所述第一碳布层和第二碳布层所用碳布独立地包括平纹炭布、斜纹炭布或缎纹炭布;所述炭布的规格包括3K、6K或12K。
4.根据权利要求1所述的复合结构炭-炭保温筒,其特征在于,所述石墨化处理的温度为1800~2500℃;石墨化处理的时间为1~10h。
5.权利要求1~4任一项所述复合结构炭-炭保温筒的制备方法,包括以下步骤:(1)将碳布缠绕在模具上,作为第一碳布层;(2)将所述步骤(1)中第一碳布层的表面涂覆粘结剂,粘贴石墨纸作为第一石墨纸层;(3)将所述步骤(2)中第一石墨纸层的表面涂覆粘结剂,粘贴石墨化处理后的碳毡作为碳毡层;(4)将所述步骤(3)中碳毡层的表面涂覆粘结剂,粘贴石墨纸作为第二石墨纸层;(5)将所述步骤(4)中第二石墨纸层的表面涂覆粘结剂,粘贴碳布作为第二碳布层,得到炭-炭保温筒预制体;(6)将所述步骤(5)中的炭-炭保温筒预制体依次进行固化定型处理、炭化处理、沉积增密处理和石墨化处理,得到复合结构炭-炭保温筒。
光伏热场碳碳复合材料一、简介光伏热场碳碳复合材料是一种新型的材料,结合了光伏和热场技术,具有优异的性能和广泛的应用前景。
本文将对光伏热场碳碳复合材料的特点、制备方法、应用领域以及未来发展进行全面探讨。
二、特点光伏热场碳碳复合材料具有如下特点:1. 高热导率光伏热场碳碳复合材料由碳纤维和石墨基体组成,具有较高的热导率。
这使得该材料在吸收太阳能后迅速传导热量,提高了能源转换效率。
2. 高温稳定性碳碳复合材料具有良好的高温稳定性,能够在高温环境下保持稳定的表现。
这使得光伏热场碳碳复合材料成为一种理想的太阳能吸收材料。
3. 轻质化由于碳纤维是一种轻质材料,光伏热场碳碳复合材料相对于传统的太阳能吸收材料更轻便。
这不仅减轻了设备的重量,还提高了太阳能利用的灵活性。
三、制备方法光伏热场碳碳复合材料的制备方法主要包括以下几个步骤:1. 碳纤维制备首先需要制备碳纤维,常见的制备方法包括热解聚丙烯、炭化纤维、石墨化纤维等。
通过控制炭化工艺和石墨化工艺的参数,可以得到具有不同性能的碳纤维。
2. 石墨基体制备将碳纤维与石墨粉末混合,并进行热压成型。
在加热的过程中,石墨粉末填充碳纤维的间隙,形成石墨基体。
3. 碳化处理在制备出的石墨基体中进行碳化处理,使其转化为碳碳复合材料。
碳化处理可以通过低温碳化、高温碳化等方法进行。
四、应用领域光伏热场碳碳复合材料在以下领域具有广泛的应用前景:1. 太阳能发电光伏热场碳碳复合材料作为太阳能吸收材料,可以将太阳能转化为电能。
其高热导率和高温稳定性使得它在太阳能发电领域具有较高的效率和可靠性。
2. 热电转换器光伏热场碳碳复合材料可以用于制备热电转换器,将热能直接转化为电能。
由于碳碳复合材料的特殊性能,热电转换器在高温环境下仍然能够正常工作。
3. 高温储能设备光伏热场碳碳复合材料的高温稳定性和轻质化特点使得它成为高温储能设备的理想材料。
它可以用于制备高效、高温的储能装置,提供可靠的能源供应。
行业标准《单晶炉用碳/碳复合保温材料》
(预审稿)编制说明
一、工作简况
1、立项目的和意义
随着电子信息产业和光伏产业的发展,对单晶硅片的尺寸要求越来越大、性能要求越来越高。
为提高晶体硅的质量,降低制造成本,直拉单晶炉迅速朝大型化、自动化方向发展,这对单晶炉的保温材料也提出了更高的要求。
随着国产碳/碳复合保温材料的生产工艺的日趋成熟,国产碳/碳复合保温材料在光伏企业单晶炉的使用中,得到越来越多使用企业的认可。
碳/碳复合保温材料,是一种由碳纤维为增强体、碳质为基体构成的纯碳复合材料加工而成的高技术产品,适用于制造单晶炉热场的保温件, 同时也可适用于其他高温真空炉、保护气氛炉用碳/碳复合保温材料。
采用国产碳/碳复合材料制作的保温件,主要有保温板材、保温筒材等。
通过制定单晶炉用碳/碳复合保温材料标准,完善单晶炉用碳/碳复合保温材料的技术要求,有利于各生产厂家有标准可循,规范产品的生产、经营、使用行为,从而提高国产碳/碳复合保温材料的市场竞争能力,为提高和稳定单晶硅性能,促进电子行业、光伏行业的发展奠定基础。
2、任务来源
根据工业和信息化部办公厅《关于印发2014年第三批行业标准制修订计划的通知》(工信厅科函[2014] 628号)的要求,由湖南南方搏云新材料股份有限公司(原湖南南方搏云新材料有限责任公司从2015年8月27日起更名为湖南南方搏云新材料股份有限公司)负责起草《单晶炉用碳/碳复合保温材料》,计划编号为2014-1287T-YB,要求于2015年完成。
3、标准项目承担单位简况
湖南南方搏云新材料股份有限公司成立于2006年7月,由中国兵器装备集团南方工业资产公司和中南大学等单位共同筹建。
公司主要研发、生产、销售新型碳/碳复合材料制品及相关设备。
主要产品为单晶硅生长炉热场系统、多晶硅1铸锭炉热场系统、氢化炉热场系统、蓝宝石晶体生长炉热场系统、以及热压烧结炉热场、军工配套材料等碳/碳复合材料制品,产品主要应用于太阳能光伏产业、电子信息产业、国防科技工业等领域,替代传统石墨热场系统和进口同类产品。
公司共拥有大型多功能沉积炉72台套,年产能为200吨,成为国内碳/碳复合材料制品产能最大的公司。
2009年,本公司的
碳/碳复合材料及主要的硅晶体生长热场产品认定为国家重点新产品;公司承担了国家发改委下达的高性能碳纤维复合材料高技术产业化示范项目、国家科技部科技型中小企业创新基金项目、省市科技支撑项目等。
4、主要工作过程
2014年9月,计划下达后成立了由南方搏云、西安超码等单位组成的编制组单位,编制组通过搜集、检索国内外相关标准资料,试验总结、对比生产实践数据和技术指标,确定标准技术内容,并于2015年4月形成了标准讨论稿。
2015年6月24日,由全国有色金属标准化技术委员会组织,在陕西省西安市召开《单晶炉用碳/碳复合保温材料》标准第一次工作会议,共有中国有色金属工业标准计量质量研究所、西安超码科技有限公司、湖南金博复合材料科技有限公司、内蒙古中环光伏材料有限公司、西安隆基硅材料有限公司等9个单位16位专家参加了本次会议。
与会专家对标准资料从标准技术内容和文本质量等方面进行了充分的讨论。
会后编制组根据讨论会纪要进行标准修改,形成了征求意见稿,并于2015年8月发函相关单位征求意见。
主要单位有中国有色金属工业标准计量质量研究所、西安超码科技有限公司、内蒙古中环光伏材料有限公司、西安隆基硅材料有限公司、江苏协鑫软控设备科技发展有限公司等单位。
具体见意见汇总处理表。
2015年9月,编制组根据征求的意见对标准征求意见稿进行了修改,形成了预审稿。
二、标准编制过程和确定主要内容的依据
1、编制原则
本标准是严格按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》的要求进行编写的。
在编制过程中主要遵循科学性和技术先进性原则和可行性的原则。
2、主要技术内容的确定
本标准的技术内容结合本公司的一些内控技术指标和检验数据以及用户的使用要求,经过调研并在生产的实验数据上确定的。
本标准技术要求主要对单晶炉用碳/碳复合保温材料的密度、灰分、导热系数、抗弯强度、抗压强度、尺寸及外形、外观质量及其检验方法和验收要求等作了相关规定。
客户使用验证单位主要有:内蒙古中环光伏材料有限公司、西安隆基硅材料有限公司、宁夏银川隆基硅材料有限公司、青海阳光能源有限公司、江苏协鑫硅材料科技发展有限公司
(1)理化性能的确定
a) 单晶炉用碳/碳复合保温材料的纯度,按灰分含量的多少分为一级和二级,一级为0.01%~0.05%;二级为0.05%~0.2%
b) 单晶炉用碳/碳复合保温材料的保温性能按其常温下导热系数大小分为一级和二级,一级为<0.2 W/(m·k)(25℃);二级为0.2 W/(m·k)~0.4W/(m·k)。
c) 单晶炉用碳/碳复合保温材料的体积密度根据生产实践和客户使用效果验证,确定其≤0.45 g/cm3。
d) 抗弯强度大小和抗压强度大小分别确定其轴向和径向,轴向指平行于碳纤维或碳毡铺层方向,径向指垂直于碳纤维或碳毡铺层方向。
抗弯强度和抗压强度大小见表1
表1
根据目前国内单晶炉碳/碳复合保温材料的实际使用情况,由于各企业的热场规格不一致,对碳/碳复合保温材料的使用规格也不一样,所以标准定为产品尺寸及外形由供需双方商定。
允许偏差按图样执行或按GB/T1804的粗糙级c等级的规定执行,也可由供需双方商定。
(3)外观质量
单晶炉用碳/碳复合保温材料的表面应平整,无毛刺,无磕碰伤痕,无分层、起泡现象,无夹杂物和结块,无水、油污和灰尘等杂物。
(4)检验项目和检验方法的确定
每件产品出厂前应进行外观、尺寸、体积密度的检验。
由于产品的尺寸关系到是否能装配,所以尺寸进行全检。
体积密度是衡量产品的保温性能和致密性的一个重要参数,故需每件产品在出厂前进行全检以保证产品品质。
而象灰分含量、导热系数、抗弯强度、抗压强度,需要破坏产品本身才能检验,所以这4种破坏性能项目由供方根据生产情况
进行定期检测或抽检,检测频率按同工艺同批次产品进行抽样检验,也可采用同质同炉材料代替作检测样品,如果跨越时间过长,一般至少三个月需定期进行抽检一次,以防产品在生产过程中出现异常变化。
检验项目也可由供需双方在合同中商定。
具体检验情况见表2。
表2
(5)取样及检验结果的判定
a)产品组批:产品应成批提交验收,每批产品应由同种原料、同种工艺在同一连续时间内生产的产品组成。
b) 产品的外观质量、尺寸、体积密度三个检验项目采用全数检验,如发现某件不合格,挑出返工/返修至符合要求。
c)灰分含量、导热系数、抗弯强度、抗压强度等破坏性能指标采用定期或批次抽一个样品进行检验,如第一次检验不合格,再进行复检一次,复检不合格则判此批次不合格。
破坏性的检测项目,可采用同质同炉材料代替作检测样品。
三、标准水平分析
目前国内无单晶炉用碳/碳复合保温材料的专用标准,其技术指标符合用户要求,先进合理,达到国内先进水平。
四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准的制定与现行标准没有冲突,符合国家相关法律法规的规定。
五、重大分歧意见的处理经过和依据
无。
六、标准作为强制性或推荐性标准的建议
建议本标准作为推荐性行业标准发布实施。
七、废止现行有关标准的建议
无
八、预期效果
本标准的制定,可以规范国内单晶炉用碳/碳复合保温材料的生产和销售市场,便于生产商和需求方的正常生产和销售,有力的推动单晶炉用碳/碳复合保温材料的发展,提升行业的整体竞争力。
本标准规定的碳/碳复合材料能满足各行业对碳/碳复合保温材料的需求,从技术经济效果上提高了成材率和劳动生产率。
从整体预期结果和用户证明情况来看,本标准在技术指标上是合理的。