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在界面和微觀結(jié)構(gòu)水平上研制碳合金

文章出處:網(wǎng)絡責任編輯:編輯人氣:發(fā)表時間:2018-03-30【

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在石墨(化學式C )晶體中,碳(C)原子的電子軌道是sp2雜化,因而具有強烈的各向異性。碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進口,還受到發(fā)達國家的嚴格控制。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料,通過不同的加工方法,加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。為了利用這種特性,就必須研究(research)這種構(gòu)成單位(unit)的大小、形狀、位向等微觀結(jié)構(gòu)以及對界面狀況的依存性。其重要問題(Emerson)是界面和微觀結(jié)構(gòu)空間的控制(control)。在此研究中,以C/C復合材料(Material)為中心,用合金(alloy)化思想研究這種碳材料(Material),進行界面和微觀結(jié)構(gòu)控制,設計出更新的材料(Material)和功能。  用合金化的方法可以控制復合材料(Material)的界面和基體組織。在實驗(experiment)中,將呋喃樹脂(Resin)和5%的細顆粒碳粉混合后,進行超聲處理(chǔ lǐ),在100℃聚合,再在1000℃Ar氛圍中進一步熱處理,可見碳粒子周圍容易石墨化。實驗中將碳細顆粒進行預處理,呋喃樹脂通過(tōng guò)溫度(temperature)控制,或用離子注入法引入碳纖維,可提高界面的性能,可用燒成溫度控制C/C復合材料(Material)的界面結(jié)構(gòu)和強度(strength)。  通過控制碳纖維的基體、界面的組織制備出新的碳材料(Material),并開發(fā)出新的功能。可以在碳/碳復合材料(Material)中摻入其他元素得到新的功能,通過碳纖維和基體的改良工藝得到新的微細結(jié)構(gòu)和功能。研究了碳纖維增強h-BN/氧(Oxygen)、氮化物(nitride)系復合材料的制備、常溫和高溫強度特性??估瓘姸入S溫度的升高而提高。不同碳纖維經(jīng)過離子束輻射(Radiation)后,強度發(fā)生不同改變。碳纖維系碳合金熱擴散系數(shù)、熱導隨溫度的上升而下降(descend),而比熱隨溫度的上升而上升。將Si-Ti-C-O系非晶纖維和莫來石共同燒結(jié)(把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的過程),可在纖維/莫來石界面間形成10mm厚的石墨層,微晶石(屬性:一種新型的裝飾建筑材料)墨層的產(chǎn)生,可消除界面應力。

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