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在石墨晶體中,碳原子的電子軌道是sp2雜化,因此存在強(qiáng)烈的各向異性。
碳纖維制品廠家由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)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(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。碳纖維制品在之前還有一種說法是,碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比,碳纖維的強(qiáng)度等于金屬?gòu)?qiáng)度的12倍。
碳纖維復(fù)合材料由有機(jī)纖維經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成,含碳量高于90%的無機(jī)高性能纖維,是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。為了利用這種特點(diǎn),就必須研究這種形成單位的大小、外形、位向等微觀結(jié)構(gòu)以及對(duì)界面狀況的依存性。其中心問題是界面跟微觀結(jié)構(gòu)空間的把持。在此研究中,以C/C復(fù)合資料為中心,用合金化思維研究這種碳資料,進(jìn)行界面跟微觀結(jié)構(gòu)把持,設(shè)計(jì)出更新的資料跟功能。 用合金化的方法可能把持復(fù)合資料的界面跟基體組織。在實(shí)驗(yàn)中,將呋喃樹脂跟5%的細(xì)顆粒碳粉混淆后,進(jìn)行超聲處理,在100℃聚合,再在1000℃Ar氣氛中進(jìn)一步熱處理,可見碳粒子四周輕易石墨化。實(shí)驗(yàn)中將碳細(xì)顆粒進(jìn)行預(yù)處理,呋喃樹脂通過溫度把持,或用離子注入法引入碳纖維,可進(jìn)步界面的機(jī)能,可用燒成溫度把持C/C復(fù)合資料的界面結(jié)構(gòu)跟強(qiáng)度。 通過把持碳纖維的基體、界面的組織制備出新的碳資料,并開發(fā)出新的功能??赡茉谔?碳復(fù)合資料中摻入其余元素得到新的功能,通過碳纖維跟基體的改進(jìn)工藝得到新的微細(xì)結(jié)構(gòu)跟功能。研究了碳纖維加強(qiáng)h-BN/氧、氮化物系復(fù)合資料的制備、常平跟高溫強(qiáng)度特點(diǎn)。抗拉強(qiáng)度隨溫度的升高而進(jìn)步。不同碳纖維經(jīng)過離子束輻射后,強(qiáng)度產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)變。碳纖維系碳合金熱擴(kuò)散系數(shù)、熱導(dǎo)隨溫度的回升而降落,而比熱隨溫度的回升而回升。將Si-Ti-C-O系非晶纖維跟莫來石一起燒結(jié),可在纖維/莫來石界面間形成10mm厚的石墨層,微晶石墨層的產(chǎn)生,可消除界面應(yīng)力。
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