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在界面和微观结构水平上研制碳合金

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-03-30【

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在石墨(化学式C )晶体中,碳(C)原子的电子轨道是sp2杂化,因而具有强烈的各向异性。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料,通过不同的加工方法,加工成为能够满足使用要求的材料制品。为了利用这种特性,就必须研究(research)这种构成单位(unit)的大小、形状、位向等微观结构以及对界面状况的依存性。其重要问题(Emerson)是界面和微观结构空间的控制(control)。在此研究中,以C/C复合材料(Material)为中心,用合金(alloy)化思想研究这种碳材料(Material),进行界面和微观结构控制,设计出更新的材料(Material)和功能。  用合金化的方法可以控制复合材料(Material)的界面和基体组织。在实验(experiment)中,将呋喃树脂(Resin)和5%的细颗粒碳粉混合后,进行超声处理(chǔ lǐ),在100℃聚合,再在1000℃Ar氛围中进一步热处理,可见碳粒子周围容易石墨化。实验中将碳细颗粒进行预处理,呋喃树脂通过(tōng guò)温度(temperature)控制,或用离子注入法引入碳纤维,可提高界面的性能,可用烧成温度控制C/C复合材料(Material)的界面结构和强度(strength)。  通过控制碳纤维的基体、界面的组织制备出新的碳材料(Material),并开发出新的功能。可以在碳/碳复合材料(Material)中掺入其他元素得到新的功能,通过碳纤维和基体的改良工艺得到新的微细结构和功能。研究了碳纤维增强h-BN/氧(Oxygen)、氮化物(nitride)系复合材料的制备、常温和高温强度特性。抗拉强度随温度的升高而提高。不同碳纤维经过离子束辐射(Radiation)后,强度发生不同改变。碳纤维系碳合金热扩散系数、热导随温度的上升而下降(descend),而比热随温度的上升而上升。将Si-Ti-C-O系非晶纤维和莫来石共同烧结(把粉状物料转变为致密体的过程),可在纤维/莫来石界面间形成10mm厚的石墨层,微晶石(属性:一种新型的装饰建筑材料)墨层的产生,可消除界面应力。

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