碳纤维材料在石墨化过程中“气胀”现象产生的原因是什么？

 碳纤维材料(Material)在石墨(化学式C )化过程(guò chéng)中，1400～2100℃的温度（temperature)区间内，碳纤维材料产生的不可逆体积（volume)膨胀(inflate)称为“气胀”。碳纤维配件一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。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。炭材料在上述温度区间受到高温热处理(chǔ lǐ)时，碳纤维材料结构中键合在杂环上的硫（化学符号：S）和氨（化学式：NH3） 在某一个狭小的温度范围(fàn wéi)内以气体硫化物和氮化物（nitride）的形式突然被释放(release)出来，碳纤维材料产生一个突然增大的体积膨胀，这种不可逆膨胀由于碳纤维材料内部结构被破坏(vandalism)而产生，因此，当石墨制品从高温冷却(cooling)下来后也不再恢复。“气胀”在碳纤维材料内部造成很大的压力，致使碳纤维材料产生许多孔隙和裂纹，从而增加了石墨制品的内应力，降低（reduce)了石墨材料的强度（strength)。因此，“气胀”是碳纤维材料石墨化处理过程中的有害效应。 copyright 123456

copyright 123456

      碳(C)质原料的含硫（化学符号：S）量和含氮量对“气胀”程度有很大的影响(influence)，原料中两者的包含比重越高，所制炭坯在石墨(化学式C )化过程(guò chéng)中产生的不可逆膨胀(inflate)率也越大。碳纤维配件“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。比较而言，石油焦的硫含量稍高一些，沥青（成分:沥青质和树脂)焦的氮含量稍高一些，石油系针状焦的“气胀”是由于硫元素引起的，而沥青针状焦的“气胀”除硫元素外，与氮元素也有一定关系。“气胀”的大小是鉴定(同义词:判定、判断、判决)针状焦质量的重要指标（target aim)之一。
     “气胀”程度还取决于原料焦的微气孔率、逸出气体的压力和焦炭（Coke）气孔壁的阻力等。原料焦的微气孔能容纳(指方便地或不拥挤地装载)逸出的气体，对 123456
“气胀”有所缓冲。逸出气体的压力则取决于硫（化学符号：S）化物和氮化物（nitride）的逸出速率和数量、气孔通道的尺寸和长度。气孔壁阻力取决于气
孔壁的厚度和取向性。