氧化速率对石油基中间相沥青炭纤维结构和性能的影响北大核心

以石油基中间相沥青为原料制备高性能沥青炭纤维,重点探究预氧化过程中升温速率对中间相沥青炭纤维结构和性能的影响。采用扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪、纤维强伸度仪等分析手段研究了不同氧化速率下纤维的微观形貌、氧含量及分布、力学和导热性能。结果表明:随着氧化速率从0.5℃/min增大到1.3℃/min,石墨纤维均呈现大角度劈裂,热导率和拉伸强度出现先增大后减小的趋势。氧化速率越慢,中间相沥青纤维横截面上的氧含量分布越均匀,更容易获得综合性能更高的纤维。但是,过度氧化会导致沥青分子的氧化分解,从而降低纤维的热导率和拉伸强度。在0.7℃/min氧化速率下纤维皮芯结构效应最弱,石墨纤维性能最佳,热导率及拉伸强度分别为1029 W/(m·K)和3.09 GPa。     

CVD法制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层的烧蚀性能

采用ZrCl_4-CH_4-H2-Ar与ZrCl_4-TaCl_5-CH_4-H_2-Ar反应体系,用化学气相沉积(CVD)制备ZrC涂层与ZrC-TaC共沉积涂层,并对其进行氧-乙炔焰烧蚀试验研究。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析技术对烧蚀前后ZrC与ZrC-TaC共沉积涂层的相组成及微观结构进行表征,并分析2种涂层的烧蚀机理。结果表明:ZrC涂层为细柱状晶体组织,ZrC-TaC共沉积涂层为ZrC与TaC成分周期性波动自组装多层复合结构,具有良好的组织结构可控性。经过60s氧-乙炔焰烧蚀试验,ZrC-TaC复相涂层表现出良好的抗热震性和整体完整性,与基体连接良好,无剥蚀和脱落,烧蚀性能明显优于单一ZrC涂层的烧蚀性能。ZrC-TaC复合涂层线烧蚀率和质量烧蚀率分别为5.3×10-5mm/s和3.2×10-5g/s,表现出良好的抗烧蚀性能。     

交替电解促进PAN基炭纤维的催化石墨化

介绍了一种简单的在硼酸和氯化镍溶液中交替电解的方法来促进PAN基炭纤维的催化石墨化,并考察了热处理温度和电解液中氯化镍的浓度对PAN基炭纤维催化石墨化的影响.纤维的形貌和结构变化分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行表征.结果表明:通过交替电解处理,可以有效地破坏炭纤维的组织结构,并同步实现催化剂硼酸和镍在炭纤维上的分散和沉积.交替电解处理过的炭纤维经2 400℃热处理l h后,其石墨化度明显提高,达到85%,Le为15 nm.     

2D-C/C复合材料结构与性能的研究进展

2D-C/C复合材料是以二维碳纤维为增强体,以化学气相渗透的热解碳或液相浸渍炭化的树脂碳、沥青碳为基体组成的一种纯碳多相二维结构材料,是一种新型高性能结构功能复合材料,大量运用在航空航天等高新技术领域.目前研究集中于其宏观性能方面,难点在于其组织结构和性能的可控性、可调性.主要介绍了二维碳纤维预制体和针刺碳纤维,基体碳的微观结构和添加剂,纤维/基体界面和界面修饰,以及制备工艺对2D-C/C复合材料性能的影响.结合2D-C/C复合材料的结构特点,概述了2D-C/C复合材料热物理性能、力学性能及氧化烧蚀等行为的各向异性.此外,还展望了其研究发展方向.     

Effect of praseodymium on catalytic graphitization of furan resin carbon

We introduced a new catalyst,rare earth element praseodymium,for the catalytic graphitization of furan resin carbon.The extent of graphitization of the furan resin carbon was examined by X-ray diffraction and Raman spectroscopy.The morphology of furan resin carbon was characterized by scanning electron microscopy.The effects of the praseodymium content and the heat-treatment temperature on the catalytic graphitization of furan resin carbon were also investigated.The results indicated that the praseodymium c...     

高温处理对中间相沥青基炭纤维结构与热导率的影响（英文）

采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱仪(Raman)及X射线衍射仪(XRD)考察了中间相沥青基炭纤维在不同热处理温度下的结构及形貌变化,并采用3ω法对经不同温度处理后的纤维热导率进行了表征。结果表明,中间相沥青基炭纤维的石墨化度与热导率随着热处理温度的升高而增大,经3000℃处理后纤维的热导率最高可达518W/m·K。此外,还探讨了中间相沥青基炭纤维结构、热导率及热处理温度之间的相互关系,发现中间相沥青炭纤维的石墨化过程存在3个阶段,在不同温度区间内分别对应石墨微晶的生长和取向。     

热处理温度对二维高导热炭/炭复合材料结构及热导率的影响（英文）

以高导热沥青基炭纤维布为增强体,中间相沥青为黏结剂,采用热模压成型及液相浸渍裂解工艺增密,并经高温石墨化处理制备二维高导热炭/炭复合材料。利用X射线衍射仪和透射电子显微镜对经不同温度处理后的沥青基炭纤维及二维高导热炭/炭复合材料的结构和形貌变化进行表征,并考察石墨化处理温度对复合材料热导率的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,纤维及复合材料内部石墨微晶尺寸增大、取向度变好,纤维与基体间界面结合紧密、裂纹减少,而基体碳层间裂纹则呈扩大趋势。此外,二维高导热炭/炭复合材料的热导率随热处理温度的升高而线性增加,经3 000℃处理后,材料热导率高达443 W/m·K。     

碳/碳复合材料SiC/MoSi_2/ZrO_2涂层体系氧化烧蚀性能

抗氧化涂层技术是解决碳/碳复合材料高温抗氧化性的最有效技术途径之一。为了提高材料在1 800℃以上的高温抗氧化性能,首次采用包埋法、涂刷法和等离子喷涂法在碳/碳复合材料表面制备出SiC/MoSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系。采用SEM/EDS、结合力和粗糙度测试对涂层表面及断面形貌进行微观分析,利用等离子风洞对整个涂层体系进行氧化试验。结果表明:基体、过渡层和高温抗氧化层之间结合力良好,高温抗氧化层厚度均匀、结构致密。经等离子风洞氧化600s后,涂层表面温度达到1 850℃,氧化质量失重速率仅为3.15×10~(-6) g/(cm~2·s)。表明SiC/MOSi_2/ZrO_2梯度抗氧化涂层体系在1 800℃以上的高温环境下具有很好的抗氧化性能。     

高密度石墨泡沫及其石蜡复合材料的热物理性能(英文)

以中间相沥青和添加中间相炭微球的沥青为原料,调整发泡压力和发泡温度制备沥青泡沫,经1273K炭化和2973K石墨化,制备了高密度石墨泡沫。为了进一步提高石墨泡沫的密度,采用573 K的沥青反复浸渍炭化未添加中间相炭微球的沥青在1273K下所制的泡沫炭,再经2973K石墨化获得增密度后的石墨泡沫。而后制备了相应石墨泡沫/石蜡复合材料。研究了石墨泡沫热物理性能的影响因素和石墨泡沫/石蜡复合材料的热行为。研究表明:沥青组分、发泡温度和发泡压力决定了石墨泡沫的结构和热物理性能,而石墨泡沫的热导率决定了复合材料的热行为。与石蜡相比,石墨泡沫/石蜡复合材料的热扩散系数提高了768至1588倍。石墨泡沫/石蜡复合材料的潜热与石蜡的质量分数成正比。该复合材料是快速响应电子散热材料的良好选择。     

氧化石墨烯/聚合物复合材料的研究进展

介绍了氧化石墨烯及其改性,氧化石墨烯/聚合物的制备方法。优异的性能使复合材料应用广泛,主要用在超级电容器、燃料电池、阻燃材料、生物医学等领域。同时提出了复合材料研究中的一些问题,如氧化石墨烯的改性及复合材料的实际应用。