做家：RealJ.Fradette，SolarAtmospheres有限公司高等技能照管；
A.Jones，美国材料消息学会会员，SolarAtmospheres有限公司光荣第一实行官
碳/碳复合材料是甚么？为甚么它在石墨真空炉具、格板和调平部件上的哄骗让真空炉行业亢奋不已？本文先容了这类堪称规矩改动者的新材料，议论了它的用处宽广性。
很多年以来，真空炉行业始终在追寻一种能够被用来制做炉具和格板并知足高温下炉料处置请求的愿望材料。用它制做的支承构造理当分量很轻，能够保证在高温工艺的冷却阶段抵达憧憬的冶金成绩。这些轻型支承构件还理当能够经过缩小一切工艺的加热和冷却功夫而协助低沉工艺成本。
石墨真空炉具、格板和调平部件上哄骗的最新和最胜利的材料是碳/碳复合材料(C/C)。石墨是碳的一种同素异形骸和一种安稳的存在式样。
图1.哄骗石墨支承构件处置的金属锭
碳/碳复合材料
碳纤维加强碳基复合材料(碳/碳复合材料)此刻曾经成为了宽广哄骗的起初进和最有前程的工程材料之一。这些碳/碳复合材料由两种重要成份组成：碳纤维和碳基体(或粘结剂)。
它们是寰宇上强度最高和分量最轻的高温工程材料之一，功能优于平常石墨、陶瓷、金属和塑料等其余材料。除了分量轻和强度高，碳/碳复合材料还本领受超出2,°C的高温而功能不受任何影响。
图2.医用植入体处置哄骗的碳/碳复合材料炉具
典范的碳/碳复合材料双层炉具
碳/碳复合材料的功能
碳/碳复合材料属于一种两相复合材料，其基体和加强纤维都是碳。碳/碳复合材料能够定制，经过管制纤维范例、纤维敷设方法和基体材料的筛选而获得各样各式的产物。它们重要被用在温度极高和冲突很大的场面。
碳/碳复合材料连合了两种成份碳材料的功能长处。碳基体(耐热，耐化学影响，热膨胀系数低，导热系数大，电阻低，比重小)和碳纤维(强度高，弹性模量大)被模压在一同，孕育一种更好的组合材料。接续的(长)和不接续的(短)碳纤维均能够做为加强纤维哄骗。
图3.碳/碳复合材料与其余材料相对比
碳/碳复合材料功能演绎如下：
?抗热冲锋功能超卓
?热膨胀系数低
?弹性模量大
?导热系数大
?密度低(大略磅/立方英尺)
?强度高
?(沿纤维方位)冲突系数低
?在非氧化性氛围中耐热功能超卓。碳/碳复合材料在高达2,°C的温度下仍能维持优秀的力学功能
?耐磨功能好
?电导率高
?不产生脆性断裂
碳纤维加强的基体能够被用来制做合适真空热处置工艺的料架、料盘、格板和其余炉具。
碳/碳复合材料炉具和格板的不同范例
如下几个例子展现了碳/碳成份的石墨材料如安在典范的真空炉工艺中表现影响。
钛锭
图4.在10-5托高真空和1,°C高温前提下均质化处置24小时后的10-2-3钛锭。每个钛锭重约4,公斤。炉具起着两方面的影响：避免钛锭在热处置历程中转动，并使钛锭维持原有形态(均质化处置后不呈现个别扁平)。
钢制航空部件
图5.在氮气分压前提下施行调质处置的M航空部件。石墨炉具被用来最大限度裁减变形。石墨板上加工出的圆孔有益于处置历程中的冷却枢纽。
钛制航空部件
图6.这些5-5-5-3钛制航空部件在施行固溶时效热处置时哄骗的石墨炉具特别繁杂而周详，专为最大限度裁减部件翘曲而计算。炉具的制做哄骗了五轴机加工做战，它使部件在热处置历程中能够挪动，而后安稳地维持在炉具的正确外貌中。
筛网
图7.在氮气分压前提下施行1,°C退火处置的筛网。由于筛网相关于咱们的平常炉用格板太宽，于是咱们哄骗了与其宽度相适应的石墨炉具将其安插在炉膛重心。石墨炉具还使筛网能够在热处置历程中维持笔直。
钛带
图8.在°C退火并在10-5托高真空下施行时效处置的钛带。钛带被放在用激光整平的石墨板上，以在处置历程中保证笔直。
金属锭炉具
图9.这些石墨支承构件被用在本文第一页所示金属锭的处置中。它们在供应支承的同时能够使金属锭维持原有形态。
以上相片可是很多石墨支承计算计划中的几个例子。这些计划对真空炉工艺来讲曾经变得相当重要。
碳/碳成份的石墨材料很简单被加工成特别的形态，以知足特别运用的需求。
咱们憧憬着找到更多的办法来胜利地哄骗这些石墨部件。
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