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铝电解用炭素阴极材料包括底部炭块,侧部炭块,连接炭块的阴极炭糊(周边糊,炭间糊,钢棒糊)和炭胶泥等.阴极炭块位于铝电解槽底部,其外部被耐火材料和钢壳包围和加固.炭阴极作为铝电解槽的最内层衬里,铝电解过程中的电化学反应就在其槽膛中进行,直接盛装电解质熔体和电解过程中析出的铝液;并将直流电流导出槽外,它是铝电解槽最重要组成部分之一,俗称铝电解槽的"肾脏".用炭阴极材料组成的铝电解槽槽膛见图1-6. 图1-6 大型预焙铝电解槽内衬阴极材料结构图 铝电解生产对炭阴极的要求是耐熔盐及铝液侵蚀,有较高的电导率,较高的纯度和一定的机械强度,以保证电解槽的寿命和有利于降低铝生产成本.炭阴极的质量,安装质量及工作状况对铝电解的电流效率和电能消耗影响甚大.大型预焙铝电解槽的阴极电压降(又称炉底电压降)占铝电解槽工作电压的8%~12%.在铝电解生产过程中,把炭阴极因受熔盐和铝液侵蚀,冲刷以及......
炭纸的微观结构主要体现在填充于炭纤维之间的基体树脂炭与炭纤维所形成的宏孔结构上. 制备图7-15中的三个炭纸试样所用的模压压力均为3 MPa.图7-15中的(a), (b)和(c)分别表示经2000 ℃热处理后树脂炭含量为48%, 54%和64%的炭纸微观形貌.由图7-15(a)可知, 纤维沿炭纸平面方向呈无规则交织状态, 树脂炭零散黏结其上或其间, 未能形成连续基体, 炭纸孔隙数量较多, 基体对纤维的固定作用不明显, 不利于后期在炭纸表面涂覆微孔层.当树脂炭含量增大到54%时, 相应地, 炭纸坯体在浸渍阶段所含浸的树脂也多, 足量的树脂不仅能与纤维较为紧密地结合, 也能有效填充纤维通过桥搭而形成的大孔隙, 并通过由热处理引起的体积收缩使树脂炭基体和纤维网络之间产生尺寸, 数量适中的宏孔, 如图7-15(b).当树脂炭含量增加到60%时, 如图7-15(c)所示, 浸渍阶段树脂对炭......
炭纤维属于高科技纤维, 与传统的天然纤维如: 亚麻纤维, 棉纤维, 蚕丝纤维以及动物毛纤维相比, 它具有更好的性能, 更多的功能以及先进的制造工艺等, 如炭纤维具有密度低(1.6~1.8 g/cm3), 高比强度(比绝大多数金属的比强度高7倍以上, 比模量为金属的5倍以上), 高模量(230 GPa以上), 热膨胀系数小, 耐高温, 耐腐蚀, 耐疲劳, 导电, 导热等非常优异的特性, 也因此使得其在航天航空, 军工以及高档体育用品等高科技领域方面得到非常广泛的应用, 使其成为21世纪非常重要的先进基础材料.......
13.1.2.1 电炉炭块 电炉炭块具有良好的耐腐蚀性及耐热性,用于砌筑电石炉,铁合金炉,石墨化炉等高温工业炉衬.大型电石炉采用成套订制炭块的方式,同高炉炭块一样,需要精密地加工,并需在制造厂预安装后再发给用户.生产电炉炭块所用的原料及生产工艺流程与生产高炉炭块完全一样,但大部分电炉炭块的机械加工比较简单,只需将两端切平,表面则不需加工. 电炉炭块的代号为TKD,技术条件,尺寸及允许偏差和外形,冶金工业标准YB2805-1978作了规定,电炉炭块的理化指标见表13-7. 表13-7 电炉炭块的理化指标(YB2805-1978) 13.1.2.2 电石炉用自焙炭砖 电石炉用自焙炭砖以高温处理的无烟煤为主要原料,经模压高频振动成型工艺制成,用于砌筑大,中型电石炉炉底及熔池内衬.自焙炭砖按电石炉变压器的容量分为两类:第一类适用于大于或等于1000......
盘之间的摩擦力来使车辆减速或停止, 实施制动时, 汽车的动能会转化成大量的热能.在许多的对制动性能要求高的高端车上, 采用了炭/炭复合材料的制动盘和制动片材料. 为了有效地降低制动时制动盘的温升, 很多制动盘上都开有通风槽, 这样就可以利用汽车行驶时的自然风散热.很多轿车的前轮采用了通风式制动盘设计, 而后轮却采用了非通风式制动盘设计, 这多数是基于降低成本的考虑, 因为通风式制动盘的制造工艺相对复杂, 价格也相对较高.如图8-52所示. 图8-52 带风孔炭/陶制动盘 相对而言, 平面式制动盘散热能力较低, 打孔式制动盘的散热能力优于平面式制动盘.划线式制动盘的优点在于它的制动效果和散热能力都比较好, 由于制动盘上分布有规则的线形沟槽, 制动盘与制动摩擦片之间的摩擦因数大大提高, 制动效果也就更好.传统的制动盘是由铸铁制造而成, 随着各种新材料在汽车制造中不断得到应用......
(1) 高分辨透射电镜分析 1) 高密度热解炭TEM分析 TEM分析时, 对比场发射的照片可以对热解炭的微观结构求同存异, 可更加清晰地分析讨论热解炭微观结构的特点.图3-77是7-Ⅱ样品场发射SEM照片, 由图明显看出场发射扫描电镜在刻画样品表面形貌方面比普通的SEM更加精细.密度最高的7-Ⅱ样品的场发射SEM照片中, 热解炭颗粒几乎是全致密的排列, 颗粒与颗粒间彼此紧密相邻, 单个颗..., 石墨多晶内核为气-固二相异质形核中心, 石墨多晶内核的多少与材料的密度和力学性能有着密切的联系. 图3-78 7-Ⅱ样品TEM照片(ρ=1.93 g/cm3) 图3-78(b)为颗粒内的精细结构图, 从图中可以看出, 颗粒是由一个核-壳结构和填充物组成的, 比较图3-77(b), 核都是向四周比较均匀地长大的.长大后的层结构一层层向外推进.核是低石墨化度的热解炭, 壳层结构则是高......
炭/炭复合材料(C/C composites), 即炭纤维增强炭基体复合材料(Carbon fiber reinforced carbon matrix composites).炭/炭复合材料作为炭材料家族中的一个重要成员, 是在1958年一次偶然的实验事故中发现的, 这也给我们了解和研究炭/炭复合材料增添了又一分神奇色彩.其基于碳原子独特的电子排布和其类石墨结构以及良好的生物相容性等特点, 被认为是理想的导电材料, 高温复合结构材料, 功能材料和生物材料, 可广泛应用于航空, 航天, 生物及多种民用领域[2-5]. 炭材料的应用历史源远流长, 但炭/炭复合材料的应用却是现代的事.炭/炭复合材料因为具有许多其他材料无法比拟的优异性能而越来越受到人们的重视.炭/炭复合材料作为刹车材料, 比金属基刹车材料具有更高的摩擦因数, 更低的磨损率, 更长的使用寿命, 因而被广泛应用于各种型号的......
通过观察热解炭的断面SEM相, 可以了解炭纸纤维的断裂机理, 本实验炭纸断面SEM微观形貌相如图7-54所示. 图7-54 不同沉积温度下沉积处理后炭纤维断面SEM形貌图 由上图可以看出, 当沉积量较低时, 炭纤维的抗拉等力学性能主要还是依靠炭纤维本身以及树脂炭与纤维的连接界面的承载[图7-54(g), (h)], 断裂面光滑平整, 表现为脆性断裂的特点.当沉积量逐渐增多时, 可以明显地看到炭纤维和基体上覆盖了一层热解炭, 并且随着沉积时间的增多沉积量逐渐增多, 炭纤维周围的热解炭层逐渐增厚, 表现为明显的层状结构[图7-54(b)].当热解炭沉积在炭纤维表面时, 外力作用在炭纸上, 炭纸的有效承载面积变大.而且热解炭片层之间的界面能有效抵抗裂纹在炭纤维和基体上的扩展, 提高炭纸的力学性能.......
炭/炭复合材料是在1958年由Chance Vought航空公司实验室的研究者实验失败偶然得到的.该材料在最初的十年发展缓慢, 到20世纪60年代末才成为工程材料界中的一员; 从20世纪70年代起炭/炭复合材料的研究在美国和欧洲得到很大发展, 并首先在航空, 航天, 军事工业得到了应用.1974年英国Dunlop公司的航空分公司首次研制出了炭/炭复合材料飞机刹车盘, 并在协和号超音速飞机上试飞成功, 使每架飞机重量可以减轻544 kg, 刹车盘的使用寿命提高了5~6倍.在制定工艺方面, 炭纤维多向编制技术, 高压液相浸渍工艺及化学气相浸渗法(Chemical Vapor Infiltration, CVI)为有效得到高密度的炭/炭复合材料提供了工艺基础, 开辟了其制造, 批量生产和应用的广阔前景. 由于炭材料具有良好的生物相容性, 20世纪80年代初期, 国内外还开展了炭/炭复合材......
化学气相沉积的最重要参数是沉积时间, 沉积过程中碳源气体和载气比以及反应空间的气压.本实验的碳源气体为天然气, 载气为N2, 其比例为1:1, 同时控制炉内沉积时压力保持为1.5 kPa左右.因此, 由前述知道, 当在一定温度下沉积之后炭纸表面将有热解炭生成, 进而将使得炭纸的微观形貌和性能发生变化.因此, 在这里我们有必要进一步讨论在适当沉积温度下沉积时间对炭纸性能的影响. (1) 沉积时间对炭纸微观形貌的影响 图7-56和图7-57为相同沉积温度不同沉积时间时炭纸表面和纤维表面微观形貌的对比示意图. 图7-56 1000 ℃时不同沉积温度炭纸SEM形貌相 图7-57 1100 ℃时不同沉积温度炭纸SEM形貌相 由图可以看出在适当的温度下, 当沉积时间到达一定程度时都会在炭纸上沉积一定量的热解炭.从而改变炭纸的微观形貌, 改变炭纸的物理性能.当......
