侯振华
,
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
张云峰
,
罗瑞盈
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(12)60004-3
采用天然气为前躯体在不同压力下使用化学气相渗积法制备炭/炭复合材料.利用甲烷分解热力学与沉积动力学研究了渗积压力对渗积速率和热解炭组织结构的影响.采用偏光显微镜观察热解炭的组织结构.结果表明:随着渗积压力的增加,初始渗积速率增大；但在渗积后期,渗积速率随着渗积压力的增大而降低,导致在高渗积压力下相同时间制备样品的最终密度降低.热解炭组织结构对渗积压力具有很强的依赖性.在低压(1 kPa)下渗积得到的热解炭基体全部为粗糙层结构.在适中的压力(3kPa,5 kPa,10 kPa)下,以炭纤维为圆心由内到外依次得到各向同性和粗糙层热解炭,整个基体以粗糙层为主.在15kPa下,得到的热解炭组织结构为各向同性和光滑层组织.
关键词:
炭/炭复合材料
,
化学气相渗积
,
热解炭
,
显微结构
李杨
,
罗瑞盈
合成材料老化与应用
对CH4/C2H4前驱体体系进行热裂解工艺模拟,分析不同CH4/C2H4比例对前驱体裂解程度以及裂解后产物组成的影响.采用CH4/C2H4 =2/1、CH4/C2H4=6/1、CH4/C2H4=10/1三种气体配比对预氧丝预制体进行化学气相渗积制备C/C复合材料,温度为1200℃,气压为20kPa.对三种样品进行高温热处理后,分别进行偏光、XRD、冲击强度以及扫描电镜的表征.结果表明:由模拟得出的最易制得高织构炭的CH4/C2H4比为6;通过实验验证,当CH4/C2H4=6/1时,所制备的C/C复合材料的热解碳确为单一粗糙体结构.同时当CH4/C2H4=6/1时,材料具有最高的冲击强度,在垂直和平行于布层两个方向上分别达到23.53kJ/m2和22.92kJ/m2,并且垂直方向的冲击强度均高于平行方向.
关键词:
C/C复合材料
,
工艺模拟
,
化学气相渗积
,
微观结构
,
冲击强度
