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等静压石墨的用途和研发方向浅析

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-02-26  来源:中国碳谷网  作者:中国碳谷网  浏览次数:157
核心提示:等静压石墨的用途有哪些?国内等静压石墨研发方向是什么?等静压石墨是国际上近50年来发展起来的新产品,与当今高科技紧密相联。等静压石墨不仅在民用上大有作为,在国防尖端上占有重要地位,属新型材料,令人瞩目。
   等静压石墨的用途有哪些?国内等静压石墨研发方向是什么?等静压石墨是国际上近50年来发展起来的新产品,与当今高科技紧密相联。等静压石墨不仅在民用上大有作为,在国防尖端上占有重要地位,属新型材料,令人瞩目。

  等静压石墨的用途和研发方向浅析

  整体来说,等静压石墨材料研制的方向和应用领域的需求发展趋势相一致的,研发品种应与市场需求同步。

  1、太阳能电池及半导体晶片用石墨:

  光伏产业用石墨材料:

  由于等静压石墨材料的具备高强、高密、各向同性好,制成的石墨部件在使用过程中受热、加热都较均匀,同时由于材料的密度均匀能够有效的减小材料受急冷急热而产生的内应力(抗热震性能好),故可大大延长设备或器具的使用寿命周期,所以在半导体、太阳能行业中,大量用等静压石墨(各向同性石墨),制作Cz型单晶直拉炉热场石墨部件(坩埚、加热器、导流筒、保罩等);多晶硅熔铸炉用加热器、化合物半导体制造用加热器、坩埚、等部件。

  等静压石墨属于石墨材料中的精品,具有其他普通石墨不具备的优异性能,是多晶硅、单晶硅制造业热场中耐热材料的首选基础性材料。

  太阳能光伏发电发展迅猛,近10年来,全球太阳能光伏产业平均年增长率为41.3%虽然2009年经历了经济危机的袭扰,全球太能产业仍然保持了30%以上的增长,哥本哈根气候论坛后,会有更大的发展空间,预计2010年开始全球太阳能市场会有年均50%~60%的恢复性增长,中国作为全球最大的太阳能光伏生产国,其份额达到全球的70%,行业在2009年消耗的高档石墨材料达到5000多吨,预计今后每年的等静压石墨材料的需求量将以平均以25~30%的速度增长,光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。

  清洁能源的发展,市场的需求和策面的支持,是行业发展的最有利条件。大尺寸、高纯度、高密度、高强度、等静压(各向同性)石墨材料是电子和光伏产业发展需要,“十二五期间”将是国内等静压石墨制造企业发展的最好机会。

  目前,单晶尺寸向大规格化发展,前几年盛行的18寸炉在2010~2011年中20寸炉迅速取代,并有朝更大规格发展的趋势;多晶硅也朝大型化发展,另外,多晶硅准入细则仍在讨论之中,高端产品是发展方向。光伏产业产品的大型化和高规格化,决定了对石墨有更高的要求,即:更大规格、更高强度、更高纯度;

  2、电火花加工(EDM)用

  石墨与铜电极比石墨电极的优点:

  石墨的比重是铜的1/5,同等体积石墨的重量相对铜要轻5倍。便于制造大型模具;石墨加工速度快,一般比普通金属快3~5倍,可减少刀具的磨损和电极的损耗;石墨熔点高且易不会变形,不用担心因加工度过高产生变形而使工件受到损坏;石墨在加工完成后一般不必再进行抛光处理。减少了误差和缩短了生产周期。石墨的电火化加工速度快而损耗小,只要配合好合理的加工参数,石墨电极可以做到理论意义上的零损耗,减少电极重复加工的次数。

  正因石墨材料较铜材料存在上述优点,目前,许多模具厂现正转换为石墨加工,以缩短产品的交货期以增强在市场上的竞争力。欧洲目前的电火化加工用石墨和铜的比例8:2,而中国市场为3:7,随铜价上升以及技术进步,使用石墨的比例将持续增加,因此,我国电火花加工用石墨利用发展空间极大。

  “十五”期间模具市场需求很旺,前景很好。在目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情况下,如要较好地满足国民经济各部门发展所需,“十五”期间模具的产出每年有15%左右的增长,随机械制造业设备升级换代和制造技术水平的提高,模具产品发展将向精密、大型、复杂、长寿命方向发展,多功能复合模具将进一步发展,因此,要求石墨材料在“规格上大型化,组成粒度上颗粒超细化,使用上抗折能力更强化”。

  3、高气冷堆堆芯结构石墨材料:

  “高气冷堆”是清华大学核能与新能源技术研究院自主研发的具有完全自主知识产权的,处于国际领先水平的第四代核反应堆。高气冷堆项目已经被国家列为“国家级的重大专项”, 在建设中“华能山东石岛湾核电站(示范堆)”,需要等静压石墨材料数量为1200吨,占示范堆总投资费用的15%。

  为了中国的核能事业的健康发展,众多国内专家呼吁国内企业参与核石墨研发,国内核石墨材料专家清华大学核能院徐世江教授说:“核石墨是高气冷堆的关键材料,没有它就没有高堆。核石墨是防止核扩散的敏感材料,虽然目前可以进口,一旦国际形势发生变化,它的进口随时可能中断。

  为了独立自主地发展我国的高气冷堆产业,必须解决核石墨的国产化问题”成都炭素于2009年为清华核能院提供了首批40吨等静压核石墨材料,按期、保质、保量地完成了核石墨材料的供货,产品主要技术指标超过了预期,圆满地完成了核石墨试制任务,在核石墨国产化进程中迈出可喜的一步,核石墨与常规工程用石墨的主要区别有两点,核纯和耐辐照损伤。

  目前,国内核石墨材料的研制尚缺辐照试验这一环节,这是下一步研制中必须面对过程,除辐照要求外,核石墨在冷态状态下的质量要求是:规格大型化、质量稳定、热稳定性好、热膨胀系数低、核纯(高纯度 50ppm以下) 等静压石墨是新型石墨材料,是石墨材料中的精品,由于具有一系列优良特性,它必然会与高新技术、国防尖端技术紧密相联,成为21世纪最有价值的新材料之一。

  随科经济发展,静压石墨的国内国际市场容量与日俱增,发展潜力巨大。正因如此,目前国内正兴起一股等静压石墨生产热,一些以生产模压石墨为主的炭素生产企业看中这块“大蛋糕”陆续上等静压设备,挤身等静压石墨生产行列中来,竞争将不可避免进入白热化状态,竞争的对手包括国外同行。

  在激烈的市场竞争中,国内等静压石墨生产企业的立足之本和出路是:将产品升级换代,朝大规格、细结构(超细结构)、高强度、高纯度、多功能方向发展,顺应光伏产业、机械制造、核能利用各行业发展趋势,为中国国民经济的发展更好地服务。

 
关键词: 石墨 等静压石墨
 
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