Produktbeschreibung
Technische Parameter
Nickel-Schichtdicke; 0,3μm. Nickel 0,8 g/m, Nickelanteil 50%
Die Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ist einem der Top-100-Unternehmen in der Provinz Guangdong angeschlossen. Sie wurde im September 2006 gegründet und verfügt über ein Gesamtvermögen von fast 100 Millionen Yuan. Das Unternehmen beherrscht die Kilotonnen-Technologie für die Qualitäten T300 und T700 sowie die Hundert-Tonnen-Technologie für die Qualitäten T800 und M30 und besitzt unabhängige geistige Eigentumsrechte an Schlüsseltechnologien und Kernausrüstung.Seit ihrer Gründung hat die Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. fast 10.000 Tonnen Kohlefaser verkauft, was den Großteil des Umsatzes auf dem heimischen Kohlefasermarkt ausmacht.Die Produkte werden in großem Umfang in industriellen Bereichen wie Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen, Verbundkabelkernen, Druckbehältern, medizinischen Geräten und im Bauwesen sowie im Sport- und Freizeitbereich eingesetzt. Sie haben sich bei Tests in den Bereichen Landesverteidigung und Militär wie Luft- und Raumfahrt, Rüstungsindustrie und Nuklearindustrie bewährt und finden breite Anwendung in neuen Bereichen wie Elektrofahrzeugen, Schienenverkehr, Windkrafterzeugung und Schiffbau.
Die Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. hat ihren Sitz in der Sonderwirtschaftszone Shenzhen, Guangdong, China. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, der Welt integrierte Lösungen anzubieten, darunter Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Vorprodukten, Kohlefaserproduktion und Forschung und Entwicklung von Kohlefaser-Verbundwerkstoffen. Derzeit verfügt sie über eine Produktionskapazität für Kohlefaser-Vorprodukte von 13.000 Tonnen und eine Kohlefaser-Produktionskapazität von 5.000 Tonnen. Es ist ein Unternehmen, das die Industrialisierung der Faserproduktion im Kilotonnen-Bereich realisiert hat, und ein Unternehmen, das die Trocken-Nass-Spinntechnologie zur Herstellung von Hochleistungs-Kohlefasern entwickelt hat. Das Unternehmen hat unabhängig eine komplette Reihe von Hochleistungs-Kohlefaser-Vorprodukten und Karbonisierungs-Produktionslinien entwickelt und gebaut, Kerntechnologieprozesse wie Polymerisation mit ultrahoher Kapazität, Trocken-Nass-Spinnen und homogene Voroxidation-Karbonisierung sowie die Herstellung von Schlüsselgeräten beherrscht und kann die Hochleistungs-Kohlefasern der Güte SYT45, SYT49 und SYT55 in Chargen und in großem Maßstab stabil produzieren.Die Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. war branchenführend bei der Zertifizierung nach dem Qualitätsmanagementsystem ISO9001, dem Umweltmanagementsystem ISO14001, dem Arbeitsschutzmanagementsystem OHSAS18001 und dem Messprüfsystem ISO10012. Sie hat ein Hochleistungsfaser-Testzentrum und ein Forschungs- und Entwicklungszentrum für neue Produkte eingerichtet und an der Ausarbeitung nationaler Standards für Kohlefaser- und Vorproduktprodukte mitgewirkt.
Kohlefaser (kurz CF) ist ein neuartiges Fasermaterial mit hochfesten und hochmoduligen Fasern, die mehr als 95 % Kohlenstoff enthalten. Es ist ein mikrokristallines Graphitmaterial, das durch Stapeln von flockenförmigen Graphit-Mikrokristallen und anderen organischen Fasern entlang der axialen Richtung der Fasern hergestellt wird, gefolgt von einer Karbonisierungs- und Graphitisierungsbehandlung. Kohlefaser ist "außen weich, aber innen hart"; sie ist leichter als metallisches Aluminium, aber stärker als Stahl. Sie hat auch die Eigenschaften Korrosionsbeständigkeit und hohen Modul, was sie zu einem wichtigen Material sowohl in der Landesverteidigung und im Militär als auch in zivilen Anwendungen macht. Sie hat nicht nur die inhärenten Eigenschaften von Kohlenstoffmaterialien, sondern besitzt auch die weiche Verarbeitbarkeit von Textilfasern, was sie zu einer neuen Generation von Verstärkungsfasern macht.
Kohlefaser hat viele hervorragende Eigenschaften: hohe Axialfestigkeit und -modul, geringe Dichte, hohe spezifische Leistung, kein Kriechen, Beständigkeit gegen extrem hohe Temperaturen in nicht-oxidierenden Umgebungen, gute Ermüdungsbeständigkeit, spezifische Wärme und elektrische Leitfähigkeit zwischen Nichtmetallen und Metallen, ein kleiner Wärmeausdehnungskoeffizient mit Anisotropie, gute Korrosionsbeständigkeit und gute Röntgenstrahltransparenz. Sie hat auch eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie hervorragende elektromagnetische Abschirmeigenschaften.
Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist der Elastizitätsmodul von Kohlefaser mehr als dreimal so hoch wie der von Glasfaser; im Vergleich zu Kevlar-Faser ist ihr Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch. Sie ist in organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen unlöslich und nicht quellbar, mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit.
Am 15. Februar 2016 durchbrach China die regulatorische Blockade Japans und entwickelte Hochleistungs-Kohlefaser.
Zusammensetzung und Struktur
Kohlefaser ist eine anorganische Polymerfaser mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 %. Davon werden diejenigen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 99 % als Graphitfasern bezeichnet. Die Mikrostruktur der Kohlefaser ähnelt der von künstlichem Graphit mit einer turbostratischen Graphitstruktur. Der Abstand zwischen den Schichten der Kohlefaser beträgt etwa 3,39 bis 3,42 Angström. Die Kohlenstoffatome in jeder parallelen Schicht sind nicht so regelmäßig angeordnet wie in Graphit, und die Schichten sind durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden.
Die Struktur der Kohlefaser wird üblicherweise als aus zweidimensional geordneten Kristallen und Poren bestehend betrachtet. Der Gehalt, die Größe und die Verteilung der Poren haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung der Kohlefaser.
Wenn die Porosität unter einem bestimmten kritischen Wert liegt, hat die Porosität keinen offensichtlichen Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, Biegefestigkeit und Zugfestigkeit von Kohlefaserverbundwerkstoffen. Einige Studien deuten darauf hin, dass die kritische Porosität, die eine Abnahme der mechanischen Eigenschaften des Materials verursacht, 1 % - 4 % beträgt. Wenn der Porenvolumengehalt im Bereich von 0-4 % liegt, nimmt die interlaminare Scherfestigkeit für jede Erhöhung des Porenvolumengehalts um 1 % um etwa 7 % ab. Studien an Kohlefaser-Epoxidharz- und Kohlefaser-Bismaleimidharz-Laminaten zeigen, dass die interlaminare Scherfestigkeit abnimmt, wenn die Porosität 0,9 % übersteigt. Experimente haben gezeigt, dass Poren hauptsächlich zwischen Faserbündeln und an Grenzflächen zwischen den Schichten verteilt sind. Darüber hinaus gilt: Je höher der Porengrad, desto größer die Porengröße, was die Fläche der Grenzfläche zwischen den Schichten im Laminat erheblich reduziert. Wenn das Material beansprucht wird, kommt es eher zu einem Versagen entlang der Grenzflächen zwischen den Schichten, weshalb die interlaminare Scherfestigkeit relativ empfindlich auf Poren reagiert. Darüber hinaus sind Poren Bereiche der Spannungskonzentration mit geringer Tragfähigkeit. Unter Belastung dehnen sich Poren aus und bilden lange Risse, was zu Schäden führt.
Selbst zwei Laminate mit der gleichen Porosität (unter Verwendung verschiedener Prepreg-Methoden und Herstellungsverfahren im gleichen Härtungszyklus) weisen völlig unterschiedliches mechanisches Verhalten auf. Die spezifischen Werte der Abnahme der mechanischen Eigenschaften mit zunehmender Porosität variieren, was zeigt, dass der Einfluss der Porosität auf die mechanischen Eigenschaften eine große Streuung und schlechte Wiederholbarkeit aufweist. Aufgrund der Einbeziehung vieler variabler Faktoren ist der Einfluss von Poren auf die mechanischen Eigenschaften von Verbundlaminaten ein komplexes Problem. Zu diesen Faktoren gehören: die Form, Größe und Position der Poren; die mechanischen Eigenschaften von Fasern, Matrix und Grenzflächen; und statische oder dynamische Belastungen.
Im Vergleich zur Porosität und dem Porenaspektverhältnis haben die Porengröße und -verteilung einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Es wurde festgestellt, dass große Poren (Fläche > 0,03 mm²) einen nachteiligen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften haben, was auf den Einfluss von Poren auf die Rissausbreitung in den harzreichen Bereichen zwischen den Schichten zurückzuführen ist.
Physikalische Eigenschaften
Kohlefaser kombiniert die hohe Zugfestigkeit von Kohlenstoffmaterialien und die weiche Verarbeitbarkeit von Fasern, was sie zu einem neuen Material mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften macht. Die Zugfestigkeit von Kohlefaser beträgt etwa 2 bis 7 GPa, und der Zugmodul beträgt etwa 200 bis 700 GPa. Die Dichte liegt bei etwa 1,5 bis 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter, was neben der Struktur der Vorläuferfaser hauptsächlich durch die Temperatur der Karbonisierungsbehandlung bestimmt wird. Im Allgemeinen kann die Dichte nach einer Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung bei 3000°C 2,0 Gramm pro Kubikzentimeter erreichen. Darüber hinaus ist sie sehr leicht, mit einem spezifischen Gewicht, das leichter als Aluminium, weniger als 1/4 des Gewichts von Stahl und einer spezifischen Festigkeit von 20-mal so hoch wie Eisen ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kohlefaser unterscheidet sich von dem anderer Fasern, da er die Eigenschaft der Anisotropie aufweist. Die spezifische Wärmekapazität von Kohlefaser beträgt im Allgemeinen 7,12. Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab: Sie ist in der Richtung parallel zur Faser negativ (0,72 bis 0,90) und in der Richtung senkrecht zur Faser positiv (32 bis 22). Der spezifische Widerstand von Kohlefaser hängt von der Art der Faser ab; bei 25°C hat Hochmodul-Kohlefaser einen spezifischen Widerstand von 775, und hochfeste Kohlefaser hat einen spezifischen Widerstand von 1500 pro Zentimeter. Dies macht Kohlefaser zur höchsten spezifischen Festigkeit und zum höchsten spezifischen Modul unter allen Hochleistungsfasern. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen wie Titan, Stahl und Aluminium weist Kohlefaser in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften die Eigenschaften hohe Festigkeit, hoher Modul, geringe Dichte und kleiner linearer Ausdehnungskoeffizient auf und kann als "König der neuen Werkstoffe" bezeichnet werden.
Zusätzlich zu den Eigenschaften allgemeiner Kohlenstoffmaterialien weist Kohlefaser eine deutliche anisotrope Weichheit in ihrer Form auf und kann zu verschiedenen Geweben verarbeitet werden. Darüber hinaus weist sie aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts eine hohe Festigkeit in Richtung der Faserachse auf. Kohlefaserverstärkte Epoxidharzverbundwerkstoffe haben den höchsten umfassenden Index für spezifische Festigkeit und spezifischen Modul unter den vorhandenen Strukturwerkstoffen. Die Zugfestigkeit von Kohlefaserharzverbundwerkstoffen beträgt im Allgemeinen mehr als 3500 MPa, was dem 7- bis 9-fachen von Stahl entspricht, und der Zugelastizitätsmodul beträgt 230 bis 430 GPa, was ebenfalls höher ist als der von Stahl. Daher kann die spezifische Festigkeit von CFK, d. h. das Verhältnis der Festigkeit des Materials zu seiner Dichte, mehr als 2000 MPa erreichen, während die spezifische Festigkeit von A3-Stahl nur etwa 59 MPa beträgt, und auch sein spezifischer Modul ist höher als der von Stahl. Im Vergleich zu herkömmlichen Glasfasern ist ihr Elastizitätsmodul (eine physikalische Größe, die die Zug- oder Druckeigenschaften eines Materials innerhalb der elastischen Grenze kennzeichnet) mehr als dreimal so hoch wie der von Glasfasern; im Vergleich zu Kevlar-Fasern ist ihr Elastizitätsmodul etwa doppelt so hoch. Tests an Kohlefaser-Epoxidharz-Laminaten zeigen, dass sowohl die Festigkeit als auch der Modul mit zunehmender Porosität abnehmen. Die Porosität hat einen sehr signifikanten Einfluss auf die interlaminare Scherfestigkeit, die Biegefestigkeit und den Biegemodul; die Zugfestigkeit nimmt mit zunehmender Porosität relativ langsam ab; und der Zugmodul wird weniger durch die Porosität beeinflusst.
Kohlefaser hat auch eine ausgezeichnete Feinheit (eine der Ausdrücke für Feinheit ist die Grammzahl einer 9000 Meter langen Faser), im Allgemeinen nur etwa 19 Gramm, mit einer Zugkraft von bis zu 300 kg pro Mikron. Nur wenige andere Materialien haben eine solche Reihe hervorragender Eigenschaften wie Kohlefaser, daher wird sie in Bereichen mit strengen Anforderungen an Feinheit, Steifigkeit, Gewicht und Ermüdungseigenschaften eingesetzt. Bei Nichtkontakt mit Luft und Oxidationsmitteln kann Kohlefaser hohen Temperaturen über 3000°C standhalten und weist eine hervorragende Hitzebeständigkeit auf. Im Vergleich zu anderen Materialien beginnt die Festigkeit von Kohlefaser erst bei Temperaturen über 1500°C abzunehmen, und je höher die Temperatur, desto größer die Faserfestigkeit. Die radiale Festigkeit von Kohlefaser ist nicht so gut wie ihre axiale Festigkeit, daher ist Kohlefaser empfindlich gegenüber radialer Kraft (d. h. sie kann nicht verknotet werden), während die Whisker-Eigenschaften anderer Materialien bereits deutlich abgenommen haben. Darüber hinaus hat Kohlefaser eine gute Tieftemperaturbeständigkeit; so wird sie beispielsweise auch bei Flüssigstickstofftemperatur nicht spröde.
Die chemischen Eigenschaften von Kohlefaser ähneln denen von Kohlenstoff. Abgesehen davon, dass sie durch starke Oxidationsmittel oxidierbar ist, ist sie gegenüber allgemeinen Laugen inert. Wenn die Temperatur in der Luft höher als 400°C ist, tritt eine deutliche Oxidation auf, bei der CO und CO₂ entstehen. Kohlefaser hat eine gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber allgemeinen organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen, ist unlöslich und nicht quellbar, mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und überhaupt keinen Rostproblemen. Einige Wissenschaftler tauchten 1981 PAN-basierte Kohlefaser in eine stark alkalische Natriumhydroxidlösung ein, und nach mehr als 30 Jahren behält sie immer noch ihre Faserform bei. Ihre Schlagfestigkeit ist jedoch schlecht und sie wird leicht beschädigt. Sie unterliegt unter der Einwirkung starker Säuren der Oxidation. Die elektromotorische Kraft von Kohlefaser ist positiv, während die von Aluminiumlegierungen negativ ist. Wenn Kohlefaserverbundwerkstoffe in Kombination mit Aluminiumlegierungen verwendet werden, können Metallkarbonisierung, Aufkohlung und elektrochemische Korrosionserscheinungen auftreten. Daher muss Kohlefaser vor der Verwendung einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Kohlefaser hat auch Eigenschaften wie Ölbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Funkbeständigkeit, Absorption giftiger Gase und Neutronenmoderation.
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