Introduction :
La fibre de carbone présente les avantages de performance d'une résistance spécifique élevée, d'un module spécifique élevé, d'une résistance aux températures élevées, d'une résistance à la corrosion, d'une bonne conductivité électrique et thermique, etc., et est largement utilisée dans l'aérospatiale, l'industrie militaire, les équipements marins, médical haut de gamme, transport ferroviaire, équipements sportifs et autres domaines. Les matériaux composites en fibre de carbone peuvent être divisés en de nombreux types en fonction de la résistance et du module différents, principalement les séries T et M, cet article présentera les caractéristiques du matériau, les caractéristiques de traitement, le traitement et la production, etc. Si vous recherchez un transformateur de pièces en fibre de carbone, commencez par nous pour résoudre toutes vos questions en un seul arrêt : livraison, prix, qualité.
Matériau de fibre de carbone
Qu'est-ce que la fibre de carbone :
Fibre de carbone Il s'agit d'un matériau fibreux polymère dont la teneur en carbone est supérieure à 95 %, préparé à partir de matières premières contenant du carbone dans des conditions spécifiques par carbonisation à haute température et autres traitements. La fibre de carbone est un nouveau supermatériau non métallique, composé de microcristallites de graphite en paillettes empilées dans le sens axial des fibres, et obtenu par traitement de carbonisation et de graphitisation. La fibre de carbone et ses matériaux composites ont une résistance spécifique et un module spécifique élevés, et la fibre de carbone a une faible densité, une faible résistance chimique, une faible résistance à la chaleur, une faible résistance aux chocs thermiques et une faible résistance à l'ablation.
Les matières premières de la fibre de carbone comprennent principalement le polyacrylonitrile, l'asphalte, la viscose, la lignine, les fibres phénoliques et autres fibres organiques. Selon les matières premières et le procédé de fabrication utilisés, le type de précurseur, les propriétés mécaniques, etc., la fibre de carbone peut être grossièrement divisée en fibre de carbone à base de polyacrylonitrile (PAN), fibre de carbone à base d'asphalte (Pitch), fibre de carbone à base de viscose et autres fibres de carbone à base de fibres
Comment la fibre de carbone est fabriquée :
Les principales étapes du processus de fabrication de la fibre de carbone sont divisées en traitement de stabilisation (également appelé traitement de non-fusion ou traitement de pré-oxydation), traitement thermique de carbonisation et traitement thermique de graphitisation. Le traitement thermique de stabilisation consiste à rendre le fil pionnier non-fusionnable pour éviter qu'il ne fonde ou ne colle lors du traitement à haute température ultérieur, le traitement thermique de carbonisation élimine plus de la moitié des éléments non carbonés du fil pionnier grâce à une température élevée, le traitement thermique de graphitisation transforme le carbone en structure de graphite grâce à un chauffage à température plus élevée, de manière à améliorer les performances de la fibre de carbone obtenue lors du traitement thermique de carbonisation.
Français Le processus spécifique comprend principalement le filage, la stabilisation, la carbonisation, le traitement de surface, le calibrage, etc. Le filage consiste à mélanger le précurseur avec d'autres matériaux pour filer en fibres, puis ces fibres sont lavées et étirées ; la stabilisation est le changement chimique de la fibre de carbone avant la carbonisation, en changeant ses liaisons atomiques linéaires en liaisons trapézoïdales pour lui donner une stabilité thermique plus élevée, en chauffant les fibres à 200~300 °C dans l'air pendant environ 30 min~2 h. La carbonisation consiste à chauffer la fibre à 1000~3000 °C en l'absence d'oxygène après qu'elle soit stabilisée thermiquement et à la maintenir pendant quelques minutes, le manque d'oxygène empêche la fibre de brûler à haute température, la fibre décharge ses atomes non carbonés à haute température, et le reste des atomes de carbone forme des cristaux de carbone étroitement liés, qui sont disposés parallèlement à l'axe long de la fibre de carbone. Le traitement de surface consiste à donner aux fibres après le processus de carbonisation une surface lisse qui ne se lie pas bien aux résines époxy et autres matériaux utilisés pour fabriquer des produits composites. En conséquence, la surface est légèrement oxydée. L'oxydation confère à la surface une meilleure liaison chimique propriétés, tout en gravant la surface pour permettre aux produits chimiques de mieux adhérer à la surface. L'encollage est le processus d'enveloppement des fibres pour éviter qu'elles ne soient endommagées lorsqu'elles sont enroulées sur une bobine ou tissées dans un tissu. Les matériaux de revêtement d'encollage peuvent inclure du polyester, du nylon, de l'uréthane ou de l'époxy, entre autres.
Classification des fibres de carbone
Classé par type de précurseur
Selon le type de précurseur utilisé pour fabriquer la fibre de carbone, elle est divisée en fibres de carbone à base de polyacrylonitrile, à base d'asphalte, à base de viscose et autres fibres à base de fibres.
Classé par température de traitement thermique
Selon la température de traitement thermique, il peut être divisé en deux types : fibre de carbone et fibre de graphite
Classé par performance
La fibre de carbone peut être divisée en fibre de carbone ordinaire et en fibre de carbone haute performance en fonction de ses performances, et la fibre de carbone haute performance peut être divisée en fibre de carbone à module d'élasticité élevé et en fibre de carbone haute résistance.
Que signifient le T et le K dans le modèle en fibre de carbone ?
La fibre de carbone est une fibre filamenteuse extrêmement fine, dont le diamètre n'est que de 1/50 d'un cheveu. Le nombre K d'un tissu en fibre de carbone fait référence au nombre de ses monofilaments, et « K » représente l'unité « mille », par exemple, 1K signifie que chaque fibre de carbone est composée de 1,000 3 monofilaments, et plus le nombre K est élevé, plus il y a de monofilaments dans chaque brin. Il existe davantage de 6K, 12K et 3K sur le marché, et 3,000k représente 12 120,000 filaments de fibre de carbone monofilament dans un faisceau de fibres de carbone, et XNUMXk représente XNUMX XNUMX fibres de carbone monofilament dans une fibre de carbone.
Outre la valeur K, nous devons également prêter attention à la valeur T de la résistance de la fibre de carbone. T représente la résistance à la traction de la fibre de carbone, qui est divisée en T300, T600, T700, T800, T1000, T1100, et plus le nombre T est élevé, plus la résistance à la traction est élevée. Les plus couramment utilisés sur le marché sont les T300 et T700.
Quels sont les modèles en fibre de carbone
Série T300: Un type standard de fibre de carbone avec une bonne résistance et rigidité, largement utilisé dans les industries aérospatiale et automobile.
Série T700: Fibre de carbone haute performance avec une résistance à la traction et un module plus élevés pour les applications nécessitant des performances plus élevées, telles que les composants d'aéronefs et les équipements sportifs.
Série T800: Fibre de carbone haute performance avec une résistance et une rigidité accrues par rapport à la série T700, couramment utilisée dans les applications aérospatiales et de course haut de gamme.
Série M40 : Fibres de carbone à haut module, principalement utilisées dans les applications nécessitant un module d'élasticité extrêmement élevé, telles que les systèmes de freinage automobiles hautes performances.
Série M50 : Fibres de carbone à module de traction élevé et excellentes propriétés de fatigue pour les équipements aérospatiaux et sportifs qui nécessitent des performances extrêmement élevées.
Série T-800H : Fibre de carbone aux propriétés thermiques améliorées pour les applications dans des environnements à haute température.
Série IM : Fibres de carbone réticulées à haute résistance utilisées pour améliorer les propriétés des composites à base de résine.
Série HM : Fibre de carbone à haut module avec une rigidité et une résistance à la traction supérieures, couramment utilisée dans les équipements sportifs de haute performance et les applications aérospatiales.
Série UHM : Fibres de carbone à module ultra élevé avec un module d'élasticité extrêmement élevé pour les applications nécessitant une rigidité matérielle très élevée.
Le principal fabricant de fibre de carbone
Industries Toray : Une entreprise chimique basée au Japon et l'un des plus grands fabricants de fibres de carbone au monde.
SGL Carbone : Une entreprise allemande qui fournit des solutions en fibre de carbone et en composites dans un large éventail d'industries.
Honeywell (société Hexcel) : Une entreprise américaine axée sur la fabrication de matériaux composites avancés, notamment la fibre de carbone.
Sociétés ZOLTEK, Inc. : Une entreprise américaine spécialisée dans la production de fibre de carbone, notamment pour les applications industrielles et d'infrastructure.
Société chimique Mitsubishi : Une entreprise japonaise impliquée dans divers domaines, notamment la fabrication de fibre de carbone.
Technologie de plis minces du Nord (NTPT): Une entreprise suisse connue pour sa technologie unique d'empilement de couches minces.
Société de l'industrie du verre de Taiwan (TGI) : Une entreprise taïwanaise impliquée dans la fabrication de fibres de carbone et de matériaux composites.
Composites Rock West : Une entreprise américaine spécialisée dans la fourniture de produits composites et en fibre de carbone.
Applications de la fibre de carbone
Automobile: Cadre de voiture volante : haute résistance, léger, utilisant de la fibre de carbone T800/3K, utilisant une seule pièce de fibre de carbone haute résistance épissée dans un cadre intégral, de sorte que le poids de la voiture est considérablement réduit.
Vélos: Un vélo en fibre de carbone est un type de vélo fabriqué à partir de matériaux composites en fibre de carbone, qui sont généralement légers, très résistants et présentent une excellente résistance à la corrosion.
Motocyclettes: À l’heure actuelle, les motos utilisent généralement la fibre de carbone comme accessoires modifiés pour réduire le poids et fournir des services personnalisés.
Electronique: La fibre de carbone est une fibre spéciale composée d'éléments de carbone, sa densité est faible, donc la résistance est bien supérieure à celle du métal, 5 fois celle de l'acier, et en même temps a la capacité de traitement douce de la fibre textile, donc à certains égards, c'est le meilleur substitut au métal.
Produits d'extérieur : Lors d'activités en extérieur, nous choisissons généralement des équipements qui nécessitent plusieurs produits spéciaux : résistance, résistance aux hautes et basses températures et légèreté, qui sont d'excellents scénarios d'application de la fibre de carbone. Tels que : tentes, supports, béquilles, tentes de voiture, etc.
