等静压石墨是一种通过等静压成型工艺制备的高性能各向同性石墨材料,具有结构均匀、致密度高、机械强度好、热稳定性优异及导电导热性能优良等特点,广泛应用于半导体、光伏、电火花加工(EDM)、核能、冶金和航空航天等高d工业领域。
其制备过程首先将高纯度石油焦或沥青焦与煤沥青粘结剂混合、磨粉、混捏,制成糊料后装入柔性模具中,置于高压容器内进行冷等静压(CIP)成型。在数百兆帕(MPa)的各向均等液压作用下,颗粒被均匀压实,形成高度致密且无方向性的生坯。随后经高温焙烧(约1000℃)和石墨化处理(2500–3000℃),最终获得晶粒细小、孔隙率低(通常<15%)、体积密度达1.70–1.85 g/cm³的优质石墨制品。
等静压石墨在多个高科技及工业领域得到广泛应用,具体范围如下:
一、新能源领域
光伏产业
单晶硅/多晶硅生产:用于制造直拉单晶炉热场部件(如坩埚、加热器、电极、隔热板等)及多晶硅铸锭炉加热器。随着硅片尺寸向18英寸发展,对石墨的规格和纯度要求更高,需满足大型化、高d化需求。
热场材料:光伏产业中,石墨是单晶炉和多晶炉的核心材料,占热场成本的60%以上。其高纯度(二次提纯达0.5ppm以内)可避免杂质污染硅片,提升光电转换效率。
核能工业
核反应堆结构材料:在高温气冷堆中,作为中子慢化剂、反射剂及活性区结构材料,需承受400~1200℃高温及高能γ射线、快中子辐照,要求材料石墨化度高、各向同性度好、组成均一。
核燃料组件:用于制造热气导管、燃料元件、堆芯支承结构等热结构件,以及石墨球、堆芯材料等核石墨制品。
电池工业
电极材料:是锂离子电池、燃料电池的电极材料,其高导电性和化学稳定性可提升电池性能。
储能系统:凭借轻量化特性,有助于储能系统整体轻量化设计,降低能耗。
二、半导体与电子领域
半导体制造
晶片加工:用于制造半导体石墨舟、保护罩、电极材料等,满足集成电路高速发展对高纯度、大型化设备的需求。
电火花加工:电极结构均匀、致密、加工精度高,是加工超硬、耐高温合金的理想材料,占国内电火花加工用材料的30%。
电子元器件
热场部件:用于光纤拉丝机、真空热处理炉的加热器、保温筒等部件,确保高温环境下的稳定性。
精密热交换器:利用其优异热导性能,制造高效热交换器,提升电子设备散热效率。
三、高d制造领域
航空航天
发动机零部件:用于制造火箭喷嘴、航空发动机密封环、轴承等,增强耐磨性和耐高温性能,保障飞行安全。
油箱密封:在航空领域,起密封和防腐蚀作用,确保油箱安全运行。
军工领域
武q装备:用于制造d弹和火炮的高性能密封环、轴承、刹车片等,利用其出色力学、热学和化学性能提升装备可靠性。
汽车工业
高性能部件:制造刹车片、密封件、轴承等,其耐高温性和耐磨性可提高汽车行驶安全性和耐久性。
四、工业加工领域
金属连铸
连铸结晶器:等静压石墨的自润滑、耐高温、耐腐蚀性能,使其成为制作结晶器的最佳材料,可提升铸件表面质量,减少二次加工。
硬质合金与模具
烧结模具:用于制造金刚石工具和硬质合金的烧结模具,其高强度和细结构可满足精密加工需求。
3D热弯玻璃模具:用于制作曲面玻璃的模具,通过背面浅槽设计、定位间隙设计等技术,提升良品率,满足消费电子领域对曲面屏的需求。
五、化工与环保领域
耐腐蚀设备
反应器与管道:等静压石墨的化学稳定性使其成为制造耐腐蚀反应器、管道和阀门的理想材料,适用于强酸、强碱等恶劣环境。
环保设备
热交换器与散热器:利用其优异热导性能,制造高效热交换器,提升环保设备运行效率。
