炭/炭复合材料石墨化度的XRD表征方法

研究了X射线衍射(XRD)法测定炭/炭复合材料石墨化度的原理和方法.实验结果表明:由于试样中含有不同石墨化度的组分,致使碳石墨的衍射线呈现明显的不对称,用不同方法所确定的峰位得到的石墨化度值差异很大,比较而言,通过拟合定位更接近材料真实情况,考虑了各组元的信息;另外,对C(002)峰进行多重峰分离处理,以各子峰的相对含量作权重,可以很明显地看出试样中不同石墨化度成分所占的比例,最终得到一个较为合理的石墨化度值.     

热处理温度对炭/炭复合材料性能的影响

对同一种炭／炭复合材料，经过不同温度热处理后的微观结构、石墨化度、导热系数、抗弯强度和摩擦磨损性能进行了对比研究。试验表明：随着最终热处理温度的提高，易石墨化的热解炭偏振光下光学活性增强，而难石墨化的热解炭微观结构几乎没有变化；炭／炭复合材料的晶粒逐渐长大，层面间距缩小，石墨化度有较大提高；平行炭布方向的导热系数和垂直炭布方向的导热系数均有上升。同时，由于基体炭与炭纤维两者热膨胀系数的差别，热处理温度的提高，降低了基体与增强纤维的的结合强度，使炭／炭复合材料的抗弯强度降低。试验还表明：随着热处理温度的提高，炭／炭复合材料的摩擦表面逐渐形成薄而致密的自润滑膜，摩擦系数在经过一个峰值后趋于平稳状态，磨损量下降明显。经l800℃热处理的质量损失主要是由氧化造成的。     

沥青炭石墨化度的间接表征方法研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理。利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭试样的石墨化度；对比分析了几种试样的真密度、电阻率和磁阻。结果表明：沥青炭的石墨化度越高，其真密度越大；沥青炭的室温电阻率随石墨化度的增加而下降，随体积密度的增大而下降；在不同磁场强度下，随石墨化度的提高，磁阻增大。     

炭前驱体形态对C/C复合材料导热系数的影响

利用热塑性中间相沥青为黏结剂,短炭纤维.增强体,一步热压成型制备C/C导热复合材料.采用SEM和偏光显微镜观察等分析手段,研究了2∶1,2.5∶1和3∶1三种不同管径比对C/C复合材料的影响.结果表明:通过热压模具空腔结构的改变可以引起炭前驱体挤出形态的变化,使得轴向基体炭有序生长与短炭纤维增强体呈现有序排列,其中间相液晶分子垂直和平行于模压压力方向均排列成纤维状长程有序结构,短切纤维呈现出与压力平行方向排布.当空腔管径比为3:1,轴向导热系数由86.2 W/(m·K)增大至115.5 W/(m· K),各向异性比由1.6减小为1.2.由此所得块体C/C复合材料具有显著的二维取向结构,轴径向导热系数趋于平衡.     

浸金属碳石墨复合材料的导热系数

研究了漫金属碳石墨复合材料的导热系数,提出了网络导热模型,并由此给出了确定没金属碳石黑复合材料导热系数的计算方法。     

炭/炭复合材料航空电刷的制备

分别用厚度为2cm的炭毡和1k炭布(2D)叠层加纵向穿刺作预制体,用软化点为140℃的中温沥青作浸渍剂,经过160℃、0.3MPa浸渍、900℃碳化、2100℃石墨化和460℃、20MPa超高压致密化等工艺的循环处理,制备了纤维体积分数为45%,体积密度为1.85～1.73g·cm-3的炭/炭复合材料航空电刷。其电学性能与优质石墨电刷相当;力学性能和摩擦性能远优于优质石墨电刷,且炭毡作预制体更优于炭布作预制体。     

纤维体积含量对炭／炭复合材料性能的影响

通过对不同纤维体积含量的炭／炭复合材料进行力学性能、导热、导电性能试验,分析了纤维体积含量对炭／炭复合材料性能的影响。初始坯体的纤维体积含量对炭／炭复合材料力学性能影响较大,导热、导电性能则与材料内部结构关联较大而与纤维体积含量的关系不大。预制坯体的纤维体积含量选为25％至30％为最好。     

LDPE/石墨复合材料导热系数模拟与实测值的比较

应用ANSYS的参数化有限元分析技术,建立了无机粒子填充聚合物复合材料的导热模型,模拟了石墨填充低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的传热过程。在此基础上,模拟了LDPE/石墨复合材料的导热系数,并与文献报道的实测数据进行比较。结果表明,两者之间有较好的一致性。     

C／C复合材料石墨化度的研究

用XRD多重分离软件分别对不同热处理温度下C／C复合材料进行衍射分峰处理,得出该材料由三种不同组元构成,即树脂炭、炭纤维和热解炭,并求出各组元的石墨化度值及所占比例,进而得到试样的加权平均石墨化度。用光学显微镜对试样表面进行分析证明了三种组元的存在,讨论了热处理温度与石墨化度的关系。     

PE/多层石墨导热复合材料的制备与性能

PE、GPE为基材,多层石墨、石墨为填料,采用机械混炼法制备高导热塑料复合材料。SEM分析表明PE/多层石墨比GPE/多层石墨复合材料的插层效果更好。研究填料对复合材料的热导率和热稳定性的影响。结果表明:导热复合材料的热导率随填料填充量的增大而增大,多层石墨的填充量达到100%时,热导率为4.15 W.m-1.k-1。并且在相同填充量下PE/多层石墨较之GPE/多层石墨、PE/石墨、GPE/石墨的导热率更高。TGA分析表明:填充多层石墨、石墨的导热塑料复合材料热稳定性高于未填充的PE。经研究提出,形状比(径厚比)大和导热率高的导热填料更易形成导热网链;为了不影响导热填料的分散性,可先使基体材料与填料先混合均匀再增加其韧性、黏度等。     

C/C复合材料导热性能的比较研究

选择了三种不同基体炭为主体,经成型、炭化与浸渍制备的样品为对象,采用扫描电镜(SEM),XRD和热导率测定等分析手段,分别研究了石墨化前后C/C复合材料的微观结构形态及导热性能变化.结果表明,炭化样品的视密度为1.61g/cm3～1.70g/cm3,石墨化度较低,且热导率较小.以D8μm单束丝经两维编制的样品呈现出整齐排列,热传导各向异性比为4.7倍.采用非编制纤维束黏结压制成型的样品以及石墨粉压制成型的样品,其导热性能在两维方向上表现为各向同性.2 700℃石墨化后样品的视密度在1.61g/cm3～1.69g/cm3,没有显著变化.热导率随石墨化度提高而增大,最大增幅达到石墨化前的15倍.单束丝样品热传导各向异性比从4.7扩大到6.3.非编制纤维束黏结压制成型样品的导热性仍保持各向同性,径向为222.27W/(m.K),轴向为243.40W/(m.K);此外,在室温～300℃范围内,2 700℃石墨化后C/C复合材料的热导率均随温度升高呈现出不同程度的下降趋势.     

气相生长炭纤维的物理性能及其作为复合材料增强体的研究

采用不同的测试方法,测定了气相生长炭纤维（ＶＧＣＦ） 石墨化前后的密度、元素组成、拉伸强度和模量等基本物理性能及以它们增强的环氧树脂基复合材料的力学性能。结果表明, 石墨化后ＶＧＣＦ 的综合物理性能比未石墨化的ＶＧＣＦ 有明显的提高。     

炭黑/橡胶复合材料热导率的计算

应用不同的理论模型预测了炭黑/橡胶复合材料的热导率,并与实验测试结果进行了对比分析.结果发现,发黑体积份数对炭黑填充胶热导率影响很大,随着炭黑用量的增加,炭黑/橡胶复合材料的热导率逐步增加;炭黑/橡胶复合材料的热导率与炭黑的结构性及形态有关;在低填充份数2%～25%范围内,用Maxwell模型预测N234发黑/橡胶及N134炭黑/橡胶两种复合材料的热导率与实验结果最为接近.     

碳纤维增强水泥复合材料的机敏性

采用水热热压技术制备了短切碳纤维增强水泥复合砂浆,讨论了材料本身作为探头时电阻测量信号的机敏效应,并用ＯＭ,ＳＥＭ观察了材料的显微结构。研究表明：材料结构中存在电导渗流现象,受载后材料电阻率下降并导致民导渗流阈值降低;一次加载和循环加载条件屯下的电阻变化均能反映材料在弹性、非弹性和断裂区间的应力并具有灵敏的响应;碳纤维掺量与材料断裂时电阻相对变化率呈相正比关系,但纤维长度与测量灵敏度呈反比。     

制氟用炭阳极石墨化度的确定及其检测标准

采用正交偏光加石膏检板的显微镜光学干涉分析法测定制氟阳极误混入的石墨碎（粉）含量。结果表明：试样的可检测面积为１５～２０ｃｍ＾２,≤０．１５ｍｍ石墨碎颗粒控制在１０处以内,〈０．４ｍｍ石墨碎颗粒控制在５处以内。     

两种沥青炭微观结构和性能的对比研究

将高温煤沥青和浸溃荆沥青在92MPa下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理；测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率、比表面积（SBET）；利用扫描电子显微镜（SEM）观察了所得沥青炭的显微结构；利用X射线衍射方法（XRD）检测了所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度；测试了所得沥青炭的氧化性能；测试了沥青炭试样的比热容、导热系数、热扩散率和线膨胀系数。结果表明：在92MPa下，两种沥青炭有着相近的密度和开孔率；浸渍剂沥青炭的SBEt高于高温煤沥青炭；浸渍荆沥青炭为流线型结构，高温煤沥青炭为镶嵌型和域型并存的结构；流线型结构沥青炭石墨化度较高；高温煤沥青炭的抗氧化性能要好于浸溃荆沥青炭；随着沥青炭石墨化程度的增大，比热客、导热系数、热扩散率都增大，而线膨胀系数减小。     

不同炭化压力下沥青炭结构特性的研究

将高温煤沥青和浸渍剂沥青在不同压力下炭化，在2500℃下对所得沥青炭进行石墨化处理；测试了所得沥青炭的体积密度、开孔率；利用扫描电子显微镜（SEM）观察了所得沥青炭的显微结构；利用XRD检测了不同炭化压力所得沥青炭石墨化处理后的石墨化度。结果表明：随着炭化压力的增大．沥青炭的体积密度增大而开孔率减小；随着炭化压力的增大沥青炭显微结构有从流线型向镶嵌型和域型转变的趋势：流线型结构沥青炭石墨化度较高；沥青中QI组分也会影响沥青炭的显微结构。