郑蕊
,
徐征
,
李旭嘉
,
嵇阿琳
,
李崇俊
宇航材料工艺
在斜纹碳布/碳纤维网胎、无纬布正交/碳纤维网胎针刺圆筒预制体的基础上,通过在其结构中增加角度缠绕连续纤维,设计和研制了新型结构针刺预制体,并对比研究了不同针刺预制体结构对圆筒C/C复合材料力学性能的影响.结果表明,无纬布正交铺层针刺C/C复合材料的层剪、轴向拉伸强度都高于斜纹碳布增强针刺C/C材料,其中轴向拉伸强度达到157.0 MPa,提高了83.0％；其层剪、轴向拉伸强度均有所提高,其最大分别可达到11.68和179.0 MPa,分别提高了22.6％和14％.
关键词:
针刺预制体
,
C/C复合材料
,
层剪强度
,
拉伸性能
李崇俊
,
郑金煌
,
苏红
,
邓红兵
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2004.01.008
研究了二维C/C(2D-C/C)复合材料在高温下层剪强度、弯曲强度和模量、热导率和线膨胀系数的变化规律.结果表明,所制得的2D-C/C复合材料的层剪强度随温度的升高变化不大、弯曲强度随测试温度的升高而增加;2 000℃的层剪强度、弯曲强度分别达到14.8 MPa和227.4 MPa,较室温分别提高了9.6%和60%.弯曲模量在1 000℃时增加到39.4 GPa,在2 000℃则下降,低于室温数值.2D-C/C复合材料的热导率、线膨胀系数在z向和x-y向都具有明显的各向异性.未石墨化2D-C/C复合材料200℃的z向热导率是4.41 W/(m·K),且随温度的升高而增加;而石墨化2D-C/C复合材料200℃的z向、x-y向热导率分别是18.02W/(m·K)和73.29W/(m·K),随温度的升高而下降.2D-C/C复合材料在z向的线膨胀系数较大,800℃以内在8×10-6/K～10×10-6/K之间;而在x-y向线膨胀系数在800℃以内都很小,基本上接近于零.
关键词:
二维碳/碳复合材料
,
高温性能
,
层间剪切强度
,
热导率
,
线膨胀系数
李崇俊
,
金志浩
,
郑金煌
,
马伯信
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2000.03.006
用两种经高温处理的碳纤维织物,以酚醛树脂作为基体先驱体,制备了二维C/C复合材料.通过扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)研究了两种碳纤维(TCF和JCF) 的表面状态,测试了C/C复合材料(TCC和JCC)的层间剪切强度、拉伸性能.SEM观察表明,TC F及J CF表面都有沟槽,但TCF横断面呈腰子形非圆形;XPS分析表明TCF表面含氧官能团数量多. 力学测试结果为:TCC层间剪切强度(ILSS)高于JCC,达到16.1 MPa;TCC拉伸强度、模量均高于JCC,而JCC断裂延伸率达1.1%,是TCC的3倍.拉伸断口SEM分析表明,TCC断口平整,无纤维拨出,呈脆断;JCC断口有纤维拨出,是纤维控制的多层基体断裂.
关键词:
碳纤维
,
表面状态
,
C/C复合材料
,
层间剪切强度
李崇俊
,
马伯信
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2007.02.003
采用黏胶丝基碳布进行了二维层板C/C复合材料研究.和PAN基碳布进行对比,分别从碳纤维微观结构、表面形貌、碳布物理性能、树脂基复合材料炭化过程残余热应力模拟、C/C复合材料力学和热物理性能表征等方面进行了对比分析和研究.结果表明,2 200℃处理的黏胶丝基碳纤维是非石墨化结构;纤维横断面呈腰子形,碳布纬向纱弯曲.黏胶丝基碳纤维的密度仅1.39g/cm3;拉伸模量很低,约50 GPa.炭化过程研究表明,黏胶丝基碳纤维轴向具有持续的正的线膨胀行为,在炭化初期与酚醛树脂的膨胀行为相一致;黏胶丝基碳布增强树脂基材料在800℃的面内自由热应变是PAN基材料的1/8;模拟的炭化过程热应力是PAN基材料的1/60.黏胶丝基C/C层板材料的层剪强度高于PAN基C/C复合材料,达到16.2 MPa;其拉伸强度为46.6 MPa,弯曲强度高达95.5 MPa,拉伸模量与弯曲模量基本一致,约10 GPa.黏胶丝基C/C复合材料在800℃的热导率是6.48 W/(m·K),与PAN基C/C复合材料非常接近;在800℃的线膨胀系数是2.18×10-6 /K,远高于PAN基C/C复合材料的-0.387×10-6 /K.总之,黏胶丝基碳纤维由于其表粗糙度大、碳布纬向纱弯曲、极低的拉伸模量、正的轴向线膨胀系数,因而C/C复合材料层剪强度高,成型工艺中热应力低,较PAN基碳纤维更适合于研制不分层的二维C/C复合材料.
关键词:
碳纤维
,
黏胶丝基碳纤维
,
C/C复合材料
,
炭化
,
层剪强度
张晓虎
,
李崇俊
,
崔红
,
苏红
,
郑金煌
,
黄健
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2001.04.008
研究了液相浸渍及化学气相法致密工艺对二维炭/炭(2D-C/ C)复合材料力学性能的影响,尤其是对层间剪切强度(ILSS)的影响.结果表明:液相浸渍法增密周期短且致密效果好,但材料强度不高;而化学气相沉积(CVD)致密周期长,但材料层剪强度高;采用两种工艺联合致密,材料界面结合强度适中,且层剪强度高.
关键词:
致密工艺
,
2D炭/炭复合材料
,
层剪强度
韩笑
,
王希杰
,
王增加
,
王华
,
李崇俊
,
刘建军
高分子材料科学与工程
为制备力学性能优异的聚丙烯腈基碳纤维,采用氨化度不同的衣康酸(IA)单体与丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)和乙烯磺酸(AS)制备聚丙烯腈(PAN)基碳纤维.通过聚合转化率的测定表征聚合反应速度,显微镜观察原丝断面形貌,广角X射线衍射表征原丝结晶取向度,动态热机械法表征原丝的玻璃化转变温度和热收缩率,电子万能试验机表征原丝及碳纤维的力学性能.测试结果表明,IA经氨化后制备得到β-衣康酸铵,以β-衣康酸铵作为共聚单体制备的PAN纺丝液的数均相对分子质量达到64100,相对分子质量分布指数为2.96,比粘为1.86;纺丝后原丝断面明亮整齐,氨化度为25％的原丝在12倍牵伸下,单丝拉伸强度为6.8 cN/dtex,弹性模量为113.0 cN/dtex;该原丝的玻璃化转变温度较未氨化原丝提高了3.19℃;该原丝经炭化后的碳纤维(1K)的拉伸强度达到4572 MPa,弹性模量249 GPa,钩结强力62.4N,纤维的力学性能和韧性得到提高.
关键词:
衣康酸
,
β-衣康酸铵
,
聚丙烯腈基原丝
,
碳纤维
