表面除杂处理对碳素纤维毡红外发射率的影响

为优化碳素纤维电热体红外辐射性能,测定了碳素纤维毡表面除杂处理前后的法向光谱发射率和法向总发射率,利用X射线衍射和拉曼光谱进行样品的物相结构分析,研究了表面除杂处理过程物相结构变化与碳素纤维毡法向光谱发射率和总发射率的关系.结果表明：采用硝酸液相除杂和空气瞬时高温2种方式处理时,碳素纤维毡的法向光谱发射率均出现一定的波...     

排布特征对碳素纤维红外发射率性能的影响

利用自动分光辐射测量仪系统测试了3种典型碳素纤维预制体样品的法向光谱发射率和法向总发射率,研究了排布特征对碳素纤维红外发射率性能的影响。结果表明,股线型和短切毡型碳素纤维预制体的法向光谱发射率在整个测试波段内均大于编织布状样品,股线型和短切毡型碳素纤维预制体的法向总发射率分别为0.910和0.888,均高于编织布样品。根据SEM微观形貌测试及物体表面的电磁理论分析,松散的纤维排布结构有利于碳素纤维预制体红外发射率的提高。     

碳纤维微结构与热辐射性能的相关性研究

利用自动分光辐射测量仪测试了T300和T700两种碳纤维及通电除胶前后T300碳纤维的法向光谱发射率和法向总发射率,研究了碳纤维微结构与热辐射性能的相互关系.结果表明:T700碳纤维和经过表面除胶后的T300碳纤维样品,其法向总发射率有所降低,光谱发射率基本在三个波段范围内变化,这与碳纤维的微结构有关.在2500～5000nm范围内的光谱发射率主要受自由载流子的跃迁机制作用,在5000～6500nm和6500～13000nm波段内的光谱发射率主要与乱层微晶结构中碳网平面内碳碳键的振动以及微结构中无定型碳的物相比例有关.     

浸渍致密化对碳素复合材料热辐射性能的影响

测定了碳素复合材料的法向光谱发射率和法向总发射率,利用扫描电子显微镜(SEM)进行表面形貌分析,研究了浸渍致密化工艺以及表面形貌与碳素复合材料法向光谱发射率和法向总发射率的变化.结果表明,炭布和短纤维增强碳素复合材料的法向光谱发射率和总发射率均在最终浸渍致密化之后有所增加,在多次致密化后两组样品总发射率间的差距减小,增...     

石墨化对微螺旋炭纤维形貌和微观结构的影响

采用化学气相沉积法制备微螺旋炭纤维, 在氩气气氛, 2500℃下对其进行石墨化处理. 通过扫描电镜, 激光拉曼光谱和X射线晶体衍射对石墨化前后微螺旋炭纤维的形貌与微观结构进行了研究, 并初步探讨了石墨化机理. 结果表明: 石墨化处理对微螺旋炭纤维具有显著的纯化作用, 其螺旋形貌基本保持不变. 微观结构更加规整, 微螺旋炭纤维的晶面层间距d₀₀₂(0.3626～0.3378nm)减小, 晶粒尺寸L_c(1.6404～3.8590nm)和L_a(2.04～7.21nm)增大, 石墨化程度增强.     

基于激光积分球反射计的集成黑体发射率测量研究

集成黑体发射率是评价其有效光谱辐射亮度不确定度的关键贡献项。建立了激光积分球反射计测量系统,对中国计量科学研究院制备的集成空腔的法向光谱发射率进行了实验研究和模拟验证。在633nm的波长下测量了集成黑体法向光谱发射率,测量结果的标准不确定度优于0.043%。结果表明:集成黑体辐射源在室温条件下的有效发射率高于0.998,与STEEP3蒙特卡罗模拟计算结果偏差在0.04%之内。实验结果与数值模拟的一致性在测量结果不确定度内吻合良好,验证了激光积分球发射计法用于评价集成黑体发射率的可行性。     

高温石墨炉用碳素材料的热辐射性能研究

以碳素材料微观结构与表面形貌为基础,研究了不同型号的碳/碳复合材料及石墨材料的光谱发射率。研究表明,石墨微晶结构规整度与表面微观形貌是影响碳素材料光谱发射率差异的因素。为评价碳素热辐射性能、设计高效热场提供理论指导。     

高导热石墨膜的制备及表征

将不同厚度杜邦聚酰亚胺(PI)薄膜进行压制炭化、石墨化处理得到PI石墨膜。采用扫描电镜、X射线衍射、、拉曼光谱等测试手段分析了PI薄在高温热处理过程中的结构演变。研究结果表明,50μm厚PI膜经3 000℃高温石墨化后能形成三维有序堆积的石墨层状结构和较为完整的石墨晶体,其石墨片层间距为0.336nm,层片堆积高度达到65.94nm,石墨化度高达93%,室温面向电阻率为0.48μ!·m,实测面向热导率达到了994 W/(m·K)。随着热处理温度的提高,PI膜微晶由无定型向有序类石墨结构转变,其结晶度和层片取向程度提高,石墨晶体逐渐完善。PI膜厚度越大,其类石墨晶体生长发育越困难,层片择优取向程度越低。     

测量光谱发射率的数学模型的建立

作者建立了一套测量300～500 ℃温度区间物体表面法向红外光谱发射率测量装置.在全面了解光电器件、电测设备原理基础上,从发射率定义出发,建立了与装置相对应的测量物体表面光谱发射率的数学(物理)模型,为实验数据的整理和不确定度评估打下了理论基础.     

碳源流量对碳纳米管厚膜形貌和结构的影响

采用低压化学气相沉?积(LPCVD)在镍片上制备了厚度在400～1000μm范围的碳纳米管(CNTs)薄膜, 研究了碳源(乙炔)流量对碳纳米管薄膜形貌 和结构的影响. 随乙炔流量的增加, 碳纳米管薄膜厚度和产量增大. 电子显微镜和拉曼光谱研究结果表?明, 在乙炔流量为10sccm下制备的碳纳 米管直径分布范围最小(10～100nm), 石墨化程度最高, 缺陷密度最小, 晶形最完整. 随着乙炔流量的增大(30～90sccm), 碳纳米管的直径分布 范围增大(10～300nm), 石墨化程度降低, 缺陷密度增大, 非晶化程度增加. 因此, 通过碳源流量可以控制碳纳米管薄膜的形貌和结构.     

中间相沥青基碳纤维石墨化度对Cf/Al界面损伤的影响

以不同石墨化度的中间相沥青基碳纤维为基底磁控溅射构筑Cf/Al界面,研究了不同石墨化度Cf/Al界面微观结构的演变,并与聚丙烯腈碳纤维比较揭示了Cf/Al界面的损伤机制。结果表明：随着石墨化处理温度的提高中间相沥青基碳纤维的石墨微晶尺寸增大、取向度和石墨化度提高,Cf/Al界面的反应程度降低和碳纤维损伤减少。不同石墨化度Cf/Al界面的损伤决定于初始缺陷的数量和后续裂纹在碳纤维内部的增殖和扩展。在2400℃和2700℃石墨化处理使裂纹更容易在中间相沥青基碳纤维石墨微晶片层间扩展,去除镀层后纤维损伤比聚丙烯腈碳纤维分别高5.19%和3.70%;在3000℃石墨化处理后,化学惰性较大的中间相沥青碳纤维使界面反应产生的缺陷数量大幅度减小,去除镀层后纤维的损伤比聚丙烯腈碳纤维低1.85%。     

聚丙烯腈基碳纤维石墨化程度对其电阻率的影响

以市面常见的6种碳纤维发热电缆为实验材料,利用拉曼光谱技术对实验材料的石墨化程度进行表征,利用数字源表(吉时利2400型)测定每组样品的电阻,以得到样品的电阻率。结果表明:当碳纤维的石墨化程度越高时,其电阻率越低。这是因为石墨化程度越高时,碳纤维成分中石墨碳的含量越高,与此同时碳纤维中非晶态过渡碳结构的芳环共轭程度增加,使π电子的迁移能力增强。随着碳纤维石墨化程度的增加,六元碳层面内的碳碳键距离增大,共价电子向传导电子转移,禁带变小,导带增大。另外,石墨化程度的增加意味着在碳纤维内部石墨的取向越来越好,故而致使电阻率降低。     

Apparatus for Measuring Spectral Emissivity of Solid Materials at Elevated Temperatures

Spectral emissivity measurements at high temperature are of great importance for both scientific research and industrial applications. A method to perform spectral emissivity measurements is presented based on two sample heating methods, the flat plate and tubular furnace. An apparatus is developed to measure the normal spectral emissivity of solid material at elevated temperatures from 1073 K to 1873 K and wavelengths from \(2\,\upmu \hbox {m}\) to \(25\,\upmu \hbox {m}\). Sample heating is accomplished by a torch flame or a high temperature furnace. Two different variable temperature blackbody sources are used as standard references and the radiance is measured by a FTIR spectrometer. Following calibration of the spectral response and background radiance of the spectrometer, the effect of the blackbody temperature interval on calibration results is discussed. Measurements are performed of the normal spectral emissivity of SiC and graphite over the prescribed temperature and wavelength range. The emissivity of SiC at high temperatures is compared with the emissivity at room temperature, and the influence of an oxide layer formed at the surface of SiC on the emissivity is studied. The effect of temperature on the emissivity of graphite is also investigated. Furthermore, a thorough analysis of the uncertainty components of the emissivity measurement is performed.     

以中间相沥青为粘结剂的低密度高导热炭纤维网络体的研究

以中间相沥青为粘结剂, 采用500 ℃低温炭化炭纤维, 经低压模压成型、炭化和石墨化后得到低密度高导热炭纤维网络体。与以1300 ℃炭化炭纤维为原料和以酚醛为粘结剂制备的炭纤维网络体进行了比较。对粘结剂炭收率(热重分析)、样品微观形貌(扫描电子显微分析)、石墨化度及微晶尺寸(X射线衍射分析)等进行了表征。研究结果表明: 由于高炭收率和高片层取向度的中间相沥青与500 ℃低温炭化处理炭纤维共同经历后续热处理时呈现出相近的热收缩率, 因而具备良好的相互粘结性和石墨片层铆接效应, 其制备的炭纤维网络体经石墨化后密度为0.317 g?cm ^-3, 由此制备的相变复合材料的面内热导率为19.30 W·m ^-1·K ^-1, 较纯相变材料(石蜡)提升了80倍, 明显高于以1300 ℃炭化炭纤维为原料, 以中间相沥青和酚醛分别为粘结剂制备样品的面内热导率(17.03和14.47 W·m ^-1·K ^-1)。     

石墨化度及纤维含量对C/C复合材料性能的影响

以短切高模炭纤维为增强体.制备C/C复合材料,并采用XRD、SEM等方法研究了纤维体积含量和石墨化度对复合材料性能的影响.结果表明:当短切高模炭纤维体积含量小于7%时,随着炭纤维体积含量增加,C/C复合材料的力学性能逐渐升高,高于7%时力学性能降低;随着石墨化度提高,C/C复合材料的力学性能显著降低,短切高模炭纤维增强作用下降;C/C复合材料的石墨化度对电阻率影响大,纤维体积含量对电阻率几乎没有影响;C/C复合材料的石墨化度对材料的抗氧化性影响显著.     

Graphitization of Spray-formed Ultrahigh Carbon Steels Containing Si during Hot Rolling

The graphitization behavior of ultrahigh carbon steels containing Si in hot rolling processes was investigated. The graphite stringers went mostly through the small pores and generally paralleled to the rolling direction. The influence of alloy elements on graphitization was estimated based on thermodynamics, which showed that Si content was important for graphitization. Graphite stringers nucleated at small pores and grew with carbon diffusion during hot rolling. Alloy contents, pores and hot deformation at γ+Fe3C phase range were the key factors for the formation of graphite. The probable effect of deformation on graphite formation during hot rolling was discussed in this paper.