侯振华
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郝名扬
,
罗瑞盈
,
向巧
,
杨威
,
商海东
,
许怀哲
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(15)60196-2
分别采用H2和CO2作为载气,CH4为前躯体,通过等温化学气相渗积制备炭/炭复合材料,通过偏光显微镜、拉曼光谱、X射线衍射和透射电镜对材料微观结构表征以及渗积过程密度变化,研究载气对沉积速率、体密度和微观结构的影响规律。结果表明：在渗积前50 h,CH4-H2体系的沉积速率明显大于CH4-CO2体系,但在其余渗积时间里,CH4-H2体系的沉积速率小于CH4-CO2体系。当载气从H2变成CO2时,复合材料的体密度从1.626 g/cm3增加到1.723 g/cm3,最大径向密度梯度从0.074 g/cm3减小到0.056 g/cm3。同时,基体炭从纯的粗糙体炭转变为杂化粗糙体炭含有过度生长锥,且平均石墨化度从62.7%下降到50.8%。这些显著的变化是由于CO2的氧化作用降低了表面沉积速率,却没有降低孔内沉积速率,同时大量的缺陷形成于层状石墨烯结构中导致形成过度生长锥,降低了热解炭织构。
关键词:
炭/炭复合材料
,
微观结构
,
化学气相渗积
,
载气
郝名扬
,
罗瑞盈
,
向巧
,
侯振华
,
杨威
,
商海东
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(14)60149-9
采用6K的预氧丝和炭纤维制备预制体，通过化学气相渗积制备炭/炭复合材料。通过偏光显微镜、拉曼光谱、纳米硬度和三点弯曲等手段研究其微观结构和力学性能。结果表明，预氧丝复合材料的基体为暗层和粗糙层炭，厚度分别为1.4ˉ2.6μm和10.2ˉ11.6μm；而炭纤维复合材料的基体为光滑层和粗糙层炭，厚度分别为8μm和4.4μm；预氧丝纤维的模量和硬度明显小于炭纤维，同时基体的模量和硬度随消光角的增加而降低；低模量的基体和纤维导致预氧丝复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和模量分别降低了14.5%ˉ24.2%、9.7%ˉ19.8%、7.3%ˉ15.4%和15.1%ˉ18.6%；但其韧性指数却提高了224%ˉ235%，这是高含量的粗糙层炭和纤维的石墨化收缩所致；同时提出了一个三单元复合模型用来模拟复合材料的拉伸模量，模拟误差小于9.9%。
关键词:
炭/炭复合材料
,
微观结构
,
力学性能
,
化学气相渗积
