表面氧化处理对炭纤维及炭/炭复合材料力学性能的影响

采用硝酸表面氧化法，对炭纤维进行表面氧化处理，考察了不同的氧化处理时间、温度和浓度对炭纤维及其炭纤维增强复合材料力学性能的影响，提出适宜的表面氧化处理条件是低温（室温）、浓酸（５０％～６５％），短时间（１５ｍｉｎ～６０ｍｉｎ）。

碳/陶复合密封材料的研究

采用粉末热压烧结一次成型工艺压制出石墨 /BN复合材料基体 ,对基体材料进行浸渍、固化和炭化处理 ,制备出石墨 /BN复合密封材料 ,并对该材料进行性能考察。结果表明 ,石墨 /BN复合材料是一种高温抗氧化、自润滑性能优异的机械密封材料。

炭基材料的抗氧化防护

概述了炭-石墨材料抗氧化防护研究的发展历程，比较了几种防护方法的优缺点，并指出了炭基材料抗氧化防护研究的发展方向。

提高炭/陶复合材料热导率的研究(一)

以煅烧石油焦为基体原料，配入一定量的陶瓷粉末和粘接剂，经长时间混合球磨，利用热压工艺研制出C／B4C、C／Ti、C／B4C／Ti及C／B4C／Ti／Si四种炭／陶复合材料，并描述了不同的原料配比对材料热导率的影响。

粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响

以煅后石油焦和煤沥青为基本原料 ,采用热压工艺制备了一系列石墨材料。考察了粘结剂含量对石墨材料电、热传导性能的影响。在实验基础上 ,阐明了粘结剂与骨料颗粒在热混捏与热压过程中相互作用原理。结果表明 ,石墨材料的传导性能不仅依赖于原料种类、粒度 ,而且与其质量百分配比也有关系。经过分析认为 ,粘结剂含量小于 2 5W/%时 ,随着粘结剂含量的增加 ,石墨材料传导性能增强的原因可归结为石墨材料的骨料颗粒气孔率得到降低和颗粒间微裂纹减少所致 ;而粘结剂含量超过 2 5W/%时 。

石墨材料导热性能与微晶参数关系的研究

用煅烧石油焦和煤沥青为基本原料 ,采用热压和石墨化工艺制备了几种纯石墨材料。考察了煤沥青的种类以及石墨化温度对石墨材料导热性能的影响。结果表明 ,粘结剂的种类和石墨化温度与石墨材料的导热性能有着密切的联系。石墨材料的导热性能对其石墨化度的敏感程度较大 ,尤其是当石墨化度较高时表现最为突出。研究结果还表明 ,室温时石墨材料的导热系数与其平均微晶尺寸La 呈现出良好的线性关系 ,其直线方程为 :λ =- 86 .6 6 +7.2 6La;石墨的微晶层间距d0 0 2 与其平均微晶尺寸的倒数 (1 La)也存在良好的线性关系 ,其直线方程为d0 0 2 =0 .3341+0 .16 6 4 (1 La)。

B_4C改性酚醛树脂对石墨材料高温粘接性能的影响

以酚醛树脂 (PF)为粘接剂的主体 ,添加B4C制备出高温粘接剂 ,并对石墨材料进行粘接试验 ,测试了不同温度热处理后粘接试样的常温剪切强度。结果表明 ,该高温粘接剂经 1 50 0℃处理后仍具有较高的粘接强度。利用扫描电镜 (SEM)观察了粘接试样的断面形貌 。

原料配比对石墨材料热传导性能的影响

以煅烧石油焦和煤沥青为基本原料,采用热压工艺制备了一系列石墨材料,考察了煅烧石油焦填料的粒度分布以及粘结剂用量对石墨材料的传导性能的影响,并阐明了粘结剂与填料粒子在热混捏与热压过程中相互作用原理.结果表明:石墨材料的传导性能不仅依赖于原料种类、粒度,而且与其质量配比有关,且最佳原料配比所制备的块状石墨具有高密度、低孔率、低电阻以及高导热等特点;填料煅烧石油焦颗粒以及粘结剂用量的过多或过少,都不利于石墨材料的传导性能,本文填料中最佳煅烧石油焦颗粒用量为25％,原料中最佳粘结剂含量为25％.

中间相沥青制备高密度高强度炭/石墨材料

以在不同氧化温度下制备的氧化中间相沥青为原料制备了具有不同密度的炭/石墨材料,根据对样品物理性能和微观结构的研究得出最佳的工艺条件.以150MPa压制的坯体经过2200℃石墨化后得到具有高密度(2.02g/cm^3)、低孔率(2.03%)、大体积收缩(44.86%)、高的弯曲强度和压缩强度(70.3和123.3MPa)的样品.该样品具有均匀致密的结构.实验证明,氧化中间相沥青是制备高性能炭石墨材料良好的前驱体.

中间相沥青纤维制备高导热炭材料的研究

利用中间相沥青纤维中沥青分子的高度择优取向和适度的热塑性热压制备高导热块体炭材料．对比研究了经不同氧化处理的带形及圆形中间相沥青纤维热压所得炭材料的传导性及力学性能．结果表明:相对圆形纤维来说,由于带形中间相纤维具有更高的纤维轴向取向度和纤维之间更高的接触面积,故其热压所得材料具有更高的密度和传导性．经260℃氧化的带形纤维热压所得炭材料的密度、抗弯强度、电阻率及热导率分别达到了2．18g／cm-3、118．4MPa、1．13μΩm和717W／m·K．

高导热炭纤维及其炭基复合材料

主要介绍了国际上近十年来高导热炭纤维 (CF)

掺杂硅再结晶石墨微观结构及其性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、硅粉作添加剂 ,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂硅再结晶石墨。考察了不同质量配比的添加硅对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗弯强度的影响以及微观结构的变化。结果表明 :与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较 ,掺杂硅再结晶石墨的导热导电性能均有较明显的提高 ,而力学性能却有所降低。与纯石墨材料相比较 ,当硅掺杂量为 4wt%时 ,再结晶石墨电阻率可降低 2 5 % ;而当硅掺杂量超过 4wt%时 ,对再结晶石墨的电阻率影响不大。室温下 ,RG-Si-6再结晶石墨的层面方向热导率可达 3 2 5 W/ (m·K)。微观结构分析表明 ,随着硅掺杂量的增加 ,石墨微晶的石墨化度以及微晶尺寸均增大 ,晶面层间距 d0 0 2 降低。原料中掺杂硅量为 6wt%时 ,再结晶石墨的石墨化度为 94.3 % ,微晶参数 La/为 1 94nm。 XRD分析表明 ,硅元素在再结晶石墨中以 α-Si C的形式存在。

掺杂钛催化机理及其再结晶石墨导热性能的研究

用煅烧石油焦作填料、煤沥青作粘结剂、钛粉作添加剂,采用热压工艺制备了一系列不同质量配比的掺杂钛再结晶石墨.考察了不同质量配比的添加钛对再结晶石墨的热导率、抗弯强度的影响以及微观结构的变化.实验结果表明,与相同工艺条件下制备的纯石墨材料相比较,掺杂钛再结晶石墨的热导率、抗弯强度均有较大的提高.室温下,RG-15再结晶石墨的层面方向热导率可达424W/(m·k),抗弯强度可达50.2MPa.微观结构分析表明,少量的掺杂钛,即可使材料达到很高的石墨化度;过多的钛掺杂量不利于材料的热导率以及抗弯强度;原料中掺钛量为15wt％时,再结晶石墨的微晶发育以及排列程度最好,此材料的石墨化度为96.4％,微晶参数La为306nm.XRD物相分析表明,钛元素在再结晶石墨中以碳化钛的形式存在.钛对再结晶石墨制备过程的催化作用可以用液相转化机理来解释.

粘结剂对石墨材料的物理性能及微观结构影响的研究

用煅烧石油焦和煤焦油为基本原料 ,采用热压工艺制备了几种石墨材料。考察了粘结剂对石墨材料传导性能的影响。实验结果和微观结构分析表明 ,在相同工艺条件下 ,采用喹啉不溶物 (QI)含量适中(5 .2 % ,质量分数 )的沥青作粘结剂 ,有利于石墨微晶的发育和排列 ,使石墨材料的传导性能得到提高 ,而采用QI含量过多或过少的沥青作粘结剂 ,都不利于石墨材料的传导性能。

沥青浸渍过程的数学模拟

借鉴过滤过程的基本模式 ,利用毛细管流动的基本公式 ,对沥青浸渍过程进行了数学模拟 ,得出了浸渍时间的数学表达式 ,以此对影响浸渍工艺的一些工艺参数进行了讨论 ,描述了浸渍效果与其工艺参数之间的关系 ,并利用此公式对一实际样品进行了模拟计算。

填料种类对炭石墨材料性能和微观结构的影响（英文）

分别利用炭黑、石油焦、针状焦和天然石墨粉为填料,煤沥青为黏结剂,经模压成型(150MPa,10min)、炭化(1300℃,1h)和石墨化(2300℃)制备炭/石墨材料。考察了填料类型对最终炭/石墨材料物理性能和微观结构的影响。研究结果表明:利用炭黑为填料所制材料具有较高的机械强度,但其导热和导电性能相对较差;经石墨化后(2300℃),其抗弯和抗压强度分别达到88.0和173.2MPa。而以天然石墨粉为填料所制材料具有较好的导热和导电性能,在室温下其导热率达到278W/m·K;另外,其抗弯和抗压强度分别达到51.1和90.2MPa。微观结构分析表明,以天然石墨粉为填料所制得的材料具有最大的微晶尺寸和高度的取向性。

中间相碳微球模压高密高强碳/石墨材料的SEM研究

用中间相碳微球 (MCMB)做原料 ,冷模压成型后再经过热处理后得到高密高强模压碳 /石墨材料 ,考察了不同热处理温度对制品的力学性能的影响以及微观结构的变化。实验结果表明 ,与常规方法制备的碳 /石墨材料相比 ,经过热处理的MCMB模压制品具有更高的力学性能。 130 0℃热处理后MCMB模压制品的压缩强度可以达到 2 4 0 .8MPa ,弯曲强度达到 86 .1MPa。微观结构分析表明 ,经过 90 0℃热处理后的制品具有极为密实的结构 ,虽然在更高的温度热处理后 ,制品表面存在着一些小孔和微裂纹 ,但相对于常规碳 /石墨材料而言 ,它们是非常微小的。另外 ,从高倍数SEM分析表明 ,MCMB是比较容易石墨化的碳材料原料。

中间相沥青不熔化纤维自烧结制备高传导性炭材料研究

以中间相沥青为原料,通过带形截面喷丝板进行熔融纺丝,对所获中间相沥青纤维进行适度氧化处理,而后通过热压工艺将氧化中间相沥青纤维进行无黏结自烧结成型,并借助红外分析和扫描电镜等手段研究了不同最终氧化温度对带状沥青纤维的官能团变化与由其自烧结制备高导热炭材料的成型性及性能影响。结果表明:经260℃不熔化处理的中间相沥青纤维热压成型,能获得具有高密度、高抗弯强度和高传导性的新型炭材料,所制备材料的密度高达2.16 g/cm3,抗弯强度达到125.9MPa,电阻率和热导率分别达到0.56μΩm和830W/(m.K)。

石墨化温度及掺硅组分对再结晶石墨传导性能及微观结构的影响

用煅烧石油焦作填料 ,煤沥青作粘结剂 ,分别以硅粉、碳化硅和二氧化硅 3种含硅组分作添加剂 ,采用热压工艺制备了再结晶石墨。考察了石墨化温度以及单组元掺硅组分对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响及其微观结构的变化。实验结果表明 ,对于掺硅组分相同的再结晶石墨 ,材料的导电、导热性能随着石墨化温度的升高而增强 ,但其力学性能却随之降低。当掺硅粉的热压再结晶石墨再经 2 80 0℃石墨化处理后 ,材料RG Si 48沿石墨层方向的常温热导率可达 3 3 2W /(m·K) ,电阻率为 4.94μΩ·m。对于相同工艺及硅含量的不同掺硅组分再结晶石墨 ,以掺入硅粉对材料综合性能最理想 ,而掺入二氧化硅对材料的综合性能较差。XRD分析表明 ,不论掺硅组分是硅粉、碳化硅还是二氧化硅 ,硅组分最终在再结晶石墨内均以α SiC形式存在 ,甚至在石墨化温度高达 2 80 0℃时 ,再结晶石墨内仍有α SiC存在。对其微晶参数进一步分析表明 ,随着石墨化温度的升高 ,掺杂硅组分的催化作用进一步加强 ,再结晶石墨的微晶尺寸La 迅速增大 ,石墨微晶的晶面层间距d0 0 2 也迅速降低。材料RG Si 48的微晶尺寸La 以及晶面层间距d0 0 2 分别为2 5 7nm和 0 .3 3 5 77nm。

炭纤维表面生长碳纳米管

采用化学气相沉积工艺在炭纤维表面生长了碳纳米管,并观察了它的微观形貌,且对其影响因素进行了初步研究。结果表明:纤维表面的纵向沟槽可以负载催化剂粒子,是生长碳纳米管的物理基础;催化剂的浓度太高,金属粒子容易团聚长大,所得碳纳米管的管径较大;而催化剂浓度太低,则不能在炭纤维整个表面均匀生长碳纳米管;最佳的催化剂溶液的浓度是0.05mol/L的硝酸钴。比较了铁、钴、镍三种过渡金属催化剂,从形成的碳纳米管的质量来看,钴催化剂最佳。