Comment fabriquer de la fibre de carbone
La fibre de carbone est un matériau haute performance largement utilisé dans l’aérospatiale, la construction automobile, les équipements sportifs et d’autres domaines. Son processus de fabrication est complexe et à forte intensité technologique, impliquant plusieurs étapes critiques. Voici le processus détaillé et les données associées de fabrication de la fibre de carbone.
1. Étapes de fabrication de la fibre de carbone
La fabrication de la fibre de carbone est principalement divisée en les étapes suivantes :
| étapes | Descriptif | Paramètres clés |
|---|---|---|
| 1. Préparation des matières premières | Généralement, le polyacrylonitrile (PAN) ou l'asphalte est utilisé comme matière première. | Pureté de la casserole ≥90 % |
| 2. Tournage | Les matières premières sont dissoutes puis passées dans une machine à filer pour former des fibres. | Vitesse de rotation : 100-500 m/min |
| 3. Pré-oxydation | Chauffage à 200-300°C pour stabiliser la fibre | Durée : 30 à 120 minutes |
| 4. Carbonisation | Traité à haute température (1 000-2 000°C) pour éliminer les éléments non carbonés | Gradient de température : 5-10 ℃/min |
| 5. Graphitisation | Traitement ultérieur à 2 500-3 000 ℃ pour améliorer la résistance de la fibre de carbone | Durée : 1 à 5 minutes |
| 6. Traitement de surface | Améliorer l'adhésion entre la fibre et la résine par des méthodes chimiques ou physiques | Concentration d'agent de traitement : 1 à 5 % |
| 7. Dimensionnement | Appliquer une couche protectrice pour éviter d'endommager les fibres | Taux de dimensionnement : 0,5-2% |
2. Technologies clés pour la fabrication de la fibre de carbone
Les technologies de base de la fabrication de la fibre de carbone comprennent :
1.Sélection des matières premières: La fibre de carbone à base de PAN est actuellement la plus répandue en raison de ses excellentes performances et de sa technologie mature.
2.contrôle de la température: Le contrôle de la température dans les étapes de pré-oxydation et de carbonisation affecte directement les propriétés mécaniques de la fibre.
3.traitement de surface: Grâce à l'oxydation ou au traitement plasma, la force de liaison entre la fibre et la matrice est renforcée.
3. Données de performances de la fibre de carbone
Ce qui suit est une comparaison des performances de la fibre de carbone et des matériaux traditionnels :
| Matériel | Résistance à la traction (GPa) | Module d'élasticité (GPa) | Densité (g/cm³) |
|---|---|---|---|
| fibre de carbone | 3,5-7,0 | 230-600 | 1h75-14h00 |
| acier | 0,5-2,0 | 200-210 | 7,85 |
| Alliage d'aluminium | 0,3-0,5 | 70-80 | 2,70 |
4. Domaines d'application de la fibre de carbone
La fibre de carbone est largement utilisée dans les domaines suivants en raison de sa légèreté et de sa haute résistance :
1.Aérospatiale: Fuselage d'avion, composants de satellite, etc.
2.Industrie automobile: Composants légers tels que la carrosserie et le châssis.
3.équipement sportif: Clubs de golf, supports à vélos, etc.
4.Champ d'énergie: Pales d'éoliennes, réservoirs de stockage d'hydrogène, etc.
5. Tendances de développement futures de la fabrication de fibres de carbone
À mesure que la technologie progresse, la fabrication de fibres de carbone affichera les tendances suivantes :
1.Réduction des coûts: Développer des matières premières et des procédés à faible coût pour réduire les prix de la fibre de carbone.
2.Hautes performances: Améliorer la résistance et le module des fibres grâce à la nanotechnologie et d'autres moyens.
3.fabrication verte: Réduire la consommation d’énergie et la pollution et parvenir au développement durable.
La fabrication de la fibre de carbone est un processus hautement spécialisé impliquant la fusion de techniques multidisciplinaires. À l’avenir, grâce aux avancées technologiques, le champ d’application de la fibre de carbone sera encore élargi.
Vérifiez les détails
Vérifiez les détails
fr
