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1、碳碳复合材料应用第1页，本讲稿共37页C/C复合材料是什么？C/C复合材料是在碳纤维基础上进行了石墨化增强处理的产品。具有质量轻，强度和弹性高的特点，产品能够耐受2000的高温，具有优良的性能。第2页，本讲稿共37页C/C复合材料的优点C/C复合材料复合材料和和“金属金属”比较比较良好的耐热性极小的热膨胀率很轻的重量（只有铁的1/5）良好的耐腐蚀性和和“石墨石墨”比较比较更高的强度更好的韧性，不易破碎和和“陶瓷陶瓷”比较比较更好的韧性，不易破碎不易粘结（不会胶合）耐热冲击性好容易加工和和“树脂树脂”比较比较良好的耐热性良好的耐腐蚀性高的耐摩擦性第3页，本讲稿共37页C/C复合材料应用领域介绍优
2、良的耐热性能及低重量，可作为金属热处理过程中的工具，如烧制垫板，料盒，以及高温炉内耐温材料。可以提高成品率及生产效率根据先进的制造技术，制造出的优良的耐磨产品，可用作夹具，刹车片，火车导电架的滑板等等。C/C复合材料和C/CMC产品集质量轻，耐热好，热膨胀小，高强度，高弹性等优点于一身，可满足产业界多种多样的需要。耐热材料领域摩擦材料领域高机械性能领域C/C复合材料C/C金属复合材料第4页，本讲稿共37页耐热材料领域产品在20002500下生产而成，遇热变形的状况不会发生。同时，为了使产品达到更好的耐热冲击性，产品经过了反复的热处理。产品的密度为1.61.7g/cm3,产品重量是耐热钢的1/4
3、。因为碳素纤维经过强化处理，强度是原来石墨材料的35倍，产品掉落也不会产生损伤。第5页，本讲稿共37页耐热材料领域-工业炉零件炉子模型风扇加热器料盒炉体隔热护板料架炉床第6页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料炉床风扇加热体炉体承重板保温材保护用异形板螺栓，螺母，垫片第7页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-炉床C/C复合材料的炉床，与原来的石墨材料相比，因为材料本身的强度增大，可以减少材料的使用量，以减轻炉内重量。因此，C/C材料的采用可以大幅增加炉内需要处理材料的重量，增加生产量，可以提高产品的生产率。第8页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-风扇热处理炉生产部门需要选择很多的标
4、准品。C/C复合材料的风扇，与原来的不锈钢风扇相比，由于没有热变形带来的困扰，所以不需要维修。又因为C/C复合材料质量轻，强度高的特点，可以大大减轻发动机的负担。第9页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-加热体与原来的石墨材料相比，C/C复合材料的加热体具有“高强度，高弹性”的特点。又因为C/C复合材料经过了炭素化处理，有着良好的加工性能。因此，用C/C复合材料可以相对应的制作出尺寸大，厚度薄的各种尺寸的加热体。第10页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-炉体根据C/C符合材料具有“质量轻，强度高，没有热变性”的特性，可以制作出热处理炉的炉体部分。产品与原来石墨材质的炉体相比，由于产品
5、本身强度大，可以采用更少的材料；从而减轻重量。并且增加了热效率性能，提高了生产效率。第11页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-承重板辊辊 棒：棒：高温炉运输用连接板：高温炉运输用连接板：l对于连续高温炉，一般其设计和制造都会采用标准品。当炉内运送重物时，一般会采用薄钢板。lC/C复合材料与原来的耐热刚质辊棒相比，其不同之处在于C/C耐热性能高，不需要进行水冷。因此可以提高炉内的保温性。并且避免水冷系统漏水的问题。l同时，由于C/C材料几乎没有热变性，可以大幅降低维修的次数，提高生产效率。lC/C辊棒本身质量轻，能够减少炉内2050%的能量损耗。l连续高温炉在设计和制造使更多的选择并使用标
6、准品。l与耐热刚的联接板不同，C/C的联接板没有热变性，使用寿命长，可以降低托盘的更换频率，减少驴子维修次数，提高生产效率。l此外，由于托盘本身重量的降低，保温性能的提高，降低了搬送设备的负荷，并且大幅降低了能源损耗。第12页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-保温材板材主要用于炉内对保温材料的保护。延长保温材料的使用寿命，减少保温材的更换频率，并减少维修的次数。此外，如图所示，产品可以折弯，所以在圆形炉里面的使用也是可以实现的。板材详细尺寸见物理性能。第13页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-保护用异形板为了满足保温材不同形状的需求，我们特意制作了不同形状的角型板。(L型，U型，H
7、型)产品可以保护保温材料的边角部分，增加强度。U型，H型角板具体尺寸见“物理性能”L L型：型：U U型：型：h h型：型：第14页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-保护用异形板C/C复合材料的螺栓螺母可以在2000高温下使用产品具有石墨的“没有热变形”的优点，而且可以多次使用没有热损伤，且容易移动。也可以根据客户的不同要求生产不同尺寸的产品。全螺产品及一些标准螺栓都有库存，如有需要，可即刻按照需求交货。第15页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉内材料-垫片根据独有的弹簧技术，生产出含螺纹垫片产品。它可以在高温下仍然保持弹簧的特性，因此适用于加热体的端部以及减轻螺栓的受力的部位。第16页，
8、本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料料架料盒夹具弹簧玻璃生产线用部件第17页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料-料架CFC产品与原来的耐热钢托盘料架相比，具有质量轻，无变形的优点；且具有比石墨材料强度高的优点。因此，CFC的托盘料架自身的重量也可以得到减轻。根据上述的优点，CFC材料在所有的热处理环境下，都可以发挥其优异的性能，包括脱蜡，金属热处理，粉末冶金等各样条件下均可使用。CFC产品在生产设备里面的应用，可以减轻托盘和承载框的重量，因此可以提高生产能力，减少操作时间，并且可以节省能源；另外，由于不需要反复操作，可以延长产品的使用寿命。此外，由于热处理的使用条件各不相同，还需要客户根据
9、各自的使用情况选择合适的产品。第18页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料-料盒第19页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料-夹具对于脱蜡行业，扩散结合行业，以及金属热处理行业来说，为了使产品得到最佳效果，产品夹具的改良成为一个大的课题。C/C材料本身热变形小，可以在热处理条件下多次使用，而且具有比耐热钢质量轻的优点。除此高温下的优异性能之外，产品与我公司独资研发的弹簧产品配套使用，可以给夹具带来一定的使用保护，从而可以提高生产能力，并且提高可操作性。第20页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料-弹簧独有的弹簧产品保持了C/C材料耐高温，可反复使用的优良特性。同时，产品在具有高硬度，高韧
10、性的基础上，还有着良好的耐磨耗性，耐触摸性等，因此在很多行业有着广泛的应用。第21页，本讲稿共37页耐热材料领域-炉外材料-玻璃生产线用部件产品可以应用于玻璃瓶的搬运生产线。产品具有良好的耐热冲击性，且强度大，因此在高速搬运的生产线上，不会产生断裂现象。同时，产品具有碳素材料的耐磨耗性，自润滑性，这使产品的使用寿命增长，并且减少了更换，维修的频率。产品与原来的碳素材料的高强度相当，但具有更好的耐热冲击性，所以不会产生破损，且安装和取出都很方便。此外，产品在具有高强度的时候，还有着优异的加工性能，因此可以根据需要，加工出各种各样需要的形状。在玻璃瓶搬运中，可以帮助整列排放。C/C材料做成的堆放条
11、即使在玻璃瓶的温度很高的情况下搬运，也不会产生热变形。因此，可以大幅降低堆放条的更换和维修次数。我们具有高温炉行业的制作经验，根据这些经验，我们可以制作长度达到3米以上的产品。第22页，本讲稿共37页摩擦材料领域大大小小摩擦系数摩擦系数滑动停止应应用用实实例例螺旋桨翼，叶片滑板轴承工业用离合器工业用制动器汽车用离合器，限滑差速器LSD汽车用制动器，闸第23页，本讲稿共37页摩擦材料领域-C/C摩擦材料的特征使用经过强化的碳纤维制成，强度是其它粉末烧结而成的石墨材料的35倍6.6.高强度高强度强化碳纤维相当于铁（密度：7.8g/cm3)等金属密度的1/4 1/55.5.低密度低密度密度1.7g/
12、cm3可以根据具体使用摩擦环境设计相应的材料4.4.耐损耗性耐损耗性根据摩擦混境设计材料在干燥的环境下，不需要油脂或者润滑剂就可以达到润滑的效果3.3.自润滑性无摩擦自润滑性无摩擦碳素特有的性能-自润滑性可以消除摩擦产生热量导致的产品变形问题2.2.尺寸变形尺度小尺寸变形尺度小热膨胀系数 01(10-6/)可以在树脂和金属材料都不能使用的温度趋于使用此产品1.1.耐热度高耐热度高耐热度100%相当于碳素制品第24页，本讲稿共37页高机械性能领域高机械性能高机械性能C/C材料介绍：材料介绍：以前，机械领域的部件多用陶瓷，铝，CFRP等材料制备，随着该行业的快速大型化，高速化的发展，对于材料的轻量
13、化和耐热性提出了更高的要求。为了满足客户的需求，因此提出了高性能C/C材料。高性能高性能C/CC/C材料的特征：材料的特征：重量轻高弹性低热膨胀高刚度和韧性高耐热冲击性第25页，本讲稿共37页高机械性能领域-物理性能参数与用途特性项目特性项目标准级标准级高弹性级高弹性级铝铝(参考比较参考比较)密度(g/cm3)1.651.653.95抗弯强度(MPa)150250379弹性模量(GPa)80200370比刚性(106m)4.912.39.7热膨胀系数(10-6/)01018.2特性项目特性项目C/C-AlC/C-CuC/C-SiC复合金属AlCuSi密度(g/cm3)2.12.62.1抗弯强度
14、(MPa)210300150弹性模量(GPa)805550C/C-Al：与铝复合而成，可实现产品的轻质量，高强度，高韧性的特点使用举例：机器人材料，运送托盘C/C-Cu：与铜复合而成，产品有导电性的同时，具有高强度以及碳素材料的摩擦性使用举例：机车导电架接触板、摩擦电器零件C/C-SiC：与硅复合而成，硅与碳素反映形成SiC，使产品的耐酸化性和耐摩擦性得到提升使用举例：汽车用摩擦材料，轴承高弹性高弹性C/CC/C材料的物理特性：材料的物理特性：C/CMCC/CMC材料材料的物理特性：的物理特性：C/CMC材是C/C复合材料与各种金属复合后材料。也可对清洁室用碳素材料（玻璃炭），树脂材料（含氟树
15、脂），金属材料（镀镍）等进行表面涂层处理。C/CMCC/CMC材的主要用途：材的主要用途：第26页，本讲稿共37页高机械性能领域-应用举例耐热盘承载盘吸附平台辊棒电极材料机械臂机械手保温筒耐热垫板第27页，本讲稿共37页高机械性能领域-液晶制造装置用耐热盘液晶玻璃基板附着的过程中，升温加压时使用为了防止处理过程中表面附着灰尘，请仅可能在清洁室完成加工。尺寸：1150135050(mm)无论升温还是冷却过程中，耐热盘具有优良的热传导性和耐持久性能。为了防止镀镍过程中表面附着灰尘，请尽可能在清洁室完成加工。第28页，本讲稿共37页高机械性能领域-液晶制造装置用运送托盘加热的液晶玻璃基板在不同生产部
16、门的运送过程中使用。产品具有优良的热稳定性，热传导性和耐久性。为了防止处理过程中表面附着灰尘，请仅可能在清洁室完成加工。尺寸：130015005(mm)第29页，本讲稿共37页高机械性能领域-液晶制造装置用吸附平台产品作为研磨过程中的吸附平台使用C/C具有优良的加热性能，导电性能，以及防静电的特质。因此，加热，吸附，加压可以同时完成，可使所有的基板一次结合。第30页，本讲稿共37页高机械性能领域-操作手辊棒在量产的连续性设备里面使用。产品具有高韧性和优异的耐热冲击性，所以在急冷积热的过程中也不会有影响。尺寸：6012508(mm)第31页，本讲稿共37页高机械性能领域-液晶制造装置用机械臂在液
17、晶玻璃搬运过程中可使用机械臂。运用产品的优良的耐热性，质量轻和高弹新的特点。第32页，本讲稿共37页高机械性能领域-半导体制造装置用机械手与以前的铝基陶瓷比较，产品具有质量轻，加工型能耗，耐热冲击性优异的优点。第33页，本讲稿共37页高机械性能领域-半导体制造设备用保温筒用作直拉硅晶体炉里面的保温筒。使用了产品的高强度而且可使尺寸更大，壁厚更小尺寸:558 550776(mm)第34页，本讲稿共37页高机械性能领域-耐热垫板在大型品成型时使用。产品的低热膨胀性使其可以在精密成型时使用。第35页，本讲稿共37页高机械性能领域-电极材由于C/C具有良好的耐腐蚀性，所以可以应用在腐蚀的环境中。而且产
18、品同时可以实现强度高，厚度更小，质量更轻的特点。第36页，本讲稿共37页使用C/C材料所带来的节能案例日本的某一家工厂（钎焊汽车散热器机件）原来有2条生产线。为了提高生产能力，工厂考虑再增加1条生产线。同时将石墨料架材质改为C/C，发现能提高生产效率。工厂计算了一下，生产效率的提高幅度。发现如果2条生产线都改成C/C能够将生产效率提高到大约1.5倍。原来有2条生产线，提高到1.5倍，得到了增加新的1条线一样的效果，所以工厂决定不再增加生产线，节省了新的厂房和生产线的上十亿日元的建设费用。生产效率的提高带来了工厂总产量的提高！工厂将全部料架改成C/C以后，又发现耗电量的大幅度降低，大约降到了一半！工厂节省了厂房投资，又节约了电费，反而得到了产量的提高，工厂一共所享受的经济利益是无法想象的！第37页，本讲稿共37页