含碳耐火材料酚醛树脂结合剂的研究现状与展望

含碳耐火材料不仅热导率较高,具有较好的抗热冲击性能,而且与熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能,因此大量生产并在冶金工业中广泛应用。酚醛树脂因具有与石墨润湿、残碳率高、环境友好、结合强度较高的特点而广泛用作含碳耐火材料结合剂。然而,酚醛树脂热解碳为脆性的非晶结构,不仅在应力作用下易脆性断裂,而且在高温下容易氧化。很多研究致力于酚醛树脂的化学改性。为提高酚醛热解碳的抗氧化性能或力学性能,提高酚醛树脂残碳率,通常添加过渡金属化合物、纳米碳、半导体陶瓷作为催化剂以提高热解碳的有序度,或者在其酚醛树脂热解碳基体中生成具有较高石墨化度的碳纳米管、碳纳米纤维以及Si C纳米线。     

模拟雷电流作用下单向碳纤维/环氧树脂预浸料的电阻特性

为探究碳纤维/环氧树脂预浸料在雷电流作用下的电阻特性,采用10/350 μs波形的低峰值模拟雷电流对单向碳纤维/环氧树脂预浸料进行模拟雷击试验,并采用四电极法测量试验前后碳纤维/环氧树脂预浸料的直流（DC）电阻,利用SEM和拉曼光谱对雷击前后碳纤维/环氧树脂预浸料微观形态、物相结构进行表征,系统研究了受雷击后单向碳纤维/环氧树脂预浸料的DC电阻变化的原因。结果表明:单向碳纤维/环氧树脂预浸料DC电阻不随雷电流峰值的增加单调变化,而是呈先减小后增大的趋势,这是碳纤维石墨化、环氧树脂绝缘性能劣化、碳纤维断裂、隧道效应等因素综合作用的结果。      

C/C复合材料石墨化度的喇曼光谱表征

采用显微激光喇曼光谱及XRD测量、表征了C/C复合材料中炭纤维、沥青炭及CVD热解炭经不同温度石墨化处理后的结构参数.结果表明:在3种炭材料的喇曼图谱上都有2个散射强度峰-D峰和G峰,峰位分别位于喇曼位移约1333及1584cm^-1处,随石墨化处理温度改变,2峰峰位没有变化,但2峰相对强度却发生变化.将D峰相对于G峰的强度R的倒数R^-1与XRD法得到的石墨化度g比照,发现2者存在一一对应关系,符合公式:g=1-exp[-2.11(R^-1-0.34)].     

四川盆地川中古隆起及周缘下寒武统筇竹寺组页岩有机质石墨化区预测

有机质石墨化是造成我国部分地区页岩气勘探效果不佳的主要原因之一,目前关于有机质石墨化的程度、深度下限及导致有机质发生石墨化的主要地质原因尚不清楚。为此,以四川盆地川中古隆起及周缘下寒武统筇竹寺组为主要研究对象,利用电阻率测井响应和激光拉曼光谱分析法,对筇竹寺组页岩开展了有机质石墨化表征的电性特征研究;在此基础上,预测了页岩有机质石墨化的深度下限和分布范围,以期为页岩气勘探选区提供依据。研究结果表明:(1)川中古隆起高部位页岩电阻率测井曲线为正常扁平状特征,有机质拉曼光谱未出现G'峰,未发生有机质石墨化作用;(2)早寒武世内裂陷区5 200 m以深页岩电阻率测井曲线为低阻特征,拉曼光谱出现G'峰,Ro 3.5%,表明5 200 m以深的有机质已石墨化,但石墨化程度较长宁地区弱;(3)威远—资阳地区有机质石墨化深度下限值变化大(介于4 000～4 600 m),磨溪—高石梯地区有机质石墨化深度下限值较稳定(5 200 m左右)。结论认为:(1)四川盆地川中古隆起大部分地区筇竹寺组页岩的有机质已石墨化,不利于页岩气勘探;(2)威远—资阳、磨溪—高石梯等构造主体部位为非石墨化区,具有较好的页岩气勘探远景。     

Carbon structural transitions and ohmic contacts on 4H-SiC

The structural properties of sputtered carbon films on SiC are investigated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman scattering. The as-deposited films are amorphous with an sp²/sp³ ratio of 1. The sp² carbon structures gradually increase with increasing temperatures and consist of amorphous aromatic-like carbon, polyene-like carbon, and nano-size graphite flakes. Schottky contacts on carbon/SiC are converted to ohmic contacts after annealing. The concentration of nano-graphitic flakes relative to the aromatic-like and polyene-like carbon increases nearly linearly with annealing temperature. Stacked graphitic structures are not observed. The specific contact resistivities are at 10⁻³–10⁻⁴Ωcm² on the carbon/SiC after annealing from 1050°C to 1350°C.     

Application of microcapsulation technology to the preparation of carbon foam

Abstract

Microcapsules were prepared by in situ polymerization and microcapsulation. Tetraethyl orthosilicate was used as the core material and phenolic resin was used as the wall material in an emulsion system of polyacrylic and tetraethyl orthosilicate. The obtained microcapsules were slowly heated such that the core material was released by evaporation, leaving hollow-core spheres. The spheres were mixed with a phenolic resin-derived binder and molded to obtain a carbon foam precursor, which was carbonized at 1100 °C under the protection of N₂ gas and graphitized at 2300 °C under the protection of Ar gas. Thus, the carbon foam of hollow closed-shelled microspheres with a graphitic structure was prepared. The properties and structure of this foam were discussed.     

基于双带模型的螺旋炭纤维电导特性

采用电子结构的双带模型研究了螺旋炭纤维的电导特性。结果表明:经石墨化处理后,原始制备态的螺旋炭纤维的晶格趋于完美,其双带模型的电子能带结构由费米能级压低的p型转变为反应有序结构的n型;载流子浓度的提高和移动度的明显增大使石墨化后的螺旋炭纤维电导行为明显改善。     

400kA石墨化阴极电解槽技术条件的优化

对400kA石墨化阴极电解槽通过下述技术条件的优化后,电流效率达到90%以上,吨铝综合电耗控制在13 600kWh以内:保持低铝水平、处理炉底结壳、控制原材料调整电解质成分、降低锂盐含量及过热度、保持适当的分子比等。     

短纤维增强C/C-SiC复合材料的制备工艺

为缩短制备周期和降低成本, 采用水悬浮法制得含硅短炭纤维料饼, 经树脂模压成形和炭化后成为预制体, 再经浸渍/炭化增密和高温反应生成SiC, 制备了C/C SiC复合材料, 并对材料的显微组织、物相组成、石墨化度、力学性能和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明制备的预制体密度为1.1 g·cm-3左右, 短炭纤维优先在摩擦面上交错排布, 部分在厚度方向上排布, 预制体中硅颗粒分布均匀; 最终石墨化处理后, 复合材料密度为1.75 g·cm-3左右, 组成相为炭和βSiC, 其中炭的石墨化度为54%左右; 复合材料的破坏形式为脆性断裂, 材料基本具有功能材料应具备的结构力学性能; 随炭纤维体积含量的增加, 材料的摩擦因素和磨损率均呈下降趋势,纤维体积含量为25%时具有适中的摩擦磨损性能, 摩擦因素为0.28, 磨损率为2.75 mm3·kJ-1。