陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能(完整版)实用资料.doc

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1、陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载） 万方数据增刊2Wang Xiaoyan et al:Microstructure and Mechanical Properties ofCeramic Matrix Composites545sample using singleedge notched beam test.in degradation of the carbon fibers in the LMS system. 2Results and DiscussionFig.1shows the Xray diffraction

2、 patterns ofsamples with LMS and LY additives at the same contentof SCF.As the major crystalline phase,peaks of口一Si3N4can be detected in the samples with LMS additives.Onthe contrary,the samples with LY additives exhibited thepeaks of8一Si3N4as the major crystalline phase and睢Si3N4as a secondary phas

3、e.28/(oFig.1XRD patterns of samples with LMS and LY additives at the same content of SCFFig.2show the microstructure of fracture surfaces from samples,which have been prepared for additives Ly.The internal fiber of the composites shows all exfoliative structure and it can not keep its close structur

4、e and nature shape.Fig.3shows the fibers pull out and fade away composites,then the degradation of the SCF iS prognosticated.Fig.2Microstructure of fracture surfaces from samples prepared with LY additivesFig.4shows the internal fiber of the composites with LMS additives keep its close structure and

5、 nature shape。and the trail of drawing fiber canalso be observed,which suggest a suitable sintering temperature for this kind of composites.then it is expected that the sintering temperature and the liquid phase do not result Fig.3SEM photograph of bonding between single fiber and matrix:(a,bseconda

6、ry electron image and(c,dbackscaRered electron imageFig.4Morphology and microstructure of fracture surfaces from samples prepared withLMS additivesTable1shows the increase in fracture toughness with an increase in content of carbon fibers of up to4 v01%.And the Composites have the maximum value of t

7、he fracture toughness approximately20%higher than the monolithic silicon nitride in the two systems.Table1Meehanical Properties of composites .Fiber Flexure Fracture 竺竺竺婴璺!型!翌丝!堡!璺星!皇型堕!旦竺些翌塑!M呈!:型:LMSl0406.】l4.17In the Ly system.the mechanical cohesion seemed to be provided by the roughness of the

8、SCF surface and self-lock of rodlike grains.The fiber has an incompact structure,and a degradation of carbon fiber is inferred which forms flaw in matrixas a result,the value ofand make the crack yawed,the fracture toughness of.n吞l 万方数据 万方数据 陶瓷基复合材料的微观结构和力学性能作者:王晓艳, 周万城, 罗发, 朱冬梅, 潘伟, Wang Xiaoyan, Z

9、hou Wancheng, Luo Fa , Zhu Dongmei, Pan Wei作者单位:王晓艳,Wang Xiaoyan(西北工业大学,凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072;清华大学,先进陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084, 周万城,罗发,朱冬梅,ZhouWancheng,Luo Fa,Zhu Dongmei(西北工业大学,凝固技术国家重点实验室,陕西,西安,710072, 潘伟,Pan Wei(清华大学,先进陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京,100084刊名: 稀有金属材料与工程英文刊名:RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERI

10、NG年,卷(期:2021,38(z2参考文献(13条1.Guo J K;Mao Z Q;Bao C D查看详情 19822.Ren-Guan Duan;Gert Roebben;Jozef Vleugels Effect of TiX(X = C, N, O Additives on Microstructure and Properties of Silicon Nitride Based Ceramics外文期刊 2005(63.Yang Jun;Yang Jianfeng;Shan Shaoyun查看详情 20064.Lee J S;Yoshida K;Yano T查看详情 20025.

11、Abdelmouleh M;Boufi S;Belgacem M N Short natural-fibre reinforced polyethylene and natural rubber composites: Effect of silane coupling agents and fibres loading外文期刊 2007(7/86.Montes-Morn M A;Gauthier W;Martnnez-Alonso A查看详情 20047.Belmonte M;Miranzo P;Osendi M I Mechanical properties and contact dam

12、age behavior in aligned silicon nitride materials外文期刊 2007(48.Hinoki T;Yang W;Nozawa T Improvement of mechanical properties of SiC/SiC composites by various surface treatments of fibers外文期刊 2001(1/29.Dong S M;Katoh Y;Kohyama A查看详情外文期刊 200210.Guo J K;Zhao D S;Wang R H查看详情 1985(0411.Luo X T;Zhang L T查

13、看详情 1995(0112.Hideki Hyuga;Mark Jones I;Kiyoshi Hirao Influence of carbon fibre content on the processing and tribological properties of silicon nitride/carbon fibre composites外文期刊 2004(513.Mei H;Cheng L F;Zhang L T Real-Time Monitoring of Thermal Cycling Damage in Ceramic Matrix Composites Under a

14、Constant Stress外文期刊 2007(07 :/ paper.edu 聚氯乙烯/霞石复合材料的结构流变学及力学性能吴德峰*,赵洪卫,吴兰峰,张明(扬州大学化学化工学院,江苏,扬州,225002王景清(江苏琼花集团,江苏,扬州,225111摘要:采用熔融共混制备了聚氯乙烯/霞石复合材料(PVC/NE,并对其形态、结构流变学和力学性能进行了测试。小振幅振荡剪切(SAOS测试结果表明,霞石用量存在着最佳值,用量过多对复合体系介观结构的贡献不大。形态及力学性能测试结果表明,霞石均匀分散在聚氯乙烯基体中,且填充量约为50phr时,复合体系冲击强度和表面硬度最佳。关键词:聚氯乙烯,霞石,复合材

15、料,结构流变学,力学性能中图分类号:文献标识码:A 文章编号:Structural Rheology and Mechanic Properties of PolyvinylChloride/Nepheline CompositesWu De-feng, Zhao Hong-wei, Wu Lan-feng, Zhang Ming(School of Chemistry & Chemical Engineering, Yangzhou University, Jiangsu, Yangzhou, 225002,ChinaWang Jing-qing(Jiangsu Qionghua Group

16、 Co. LTD, Jiangsu, Yangzhou, 225111, ChinaAbstract: Polyvinyl Chloride/Nepheline composites (PVC/NE were prepared by melt mixing. The morphology and structural rheology as well as mechanic properties of PVC/NE were investigated. The results from small amplitude oscillatory shear (SAOS measurements s

17、how that the nepheline loadings present a best value and, the excessive addition of nepheline has few contributions to the mescoscopic structure of composites. The results from morphology and 收稿日期:*江苏省物理化学重点学科开放基金作者简介:吴德峰,江苏扬州人,1974年生,工学博士,副教授,主要从事聚合物复合材料的功能化,多相多组分复杂体系流变学等方向,0514-*-9115,dfwuyzu.edu

18、mechanic properties characterization show that the nepheline is well dispersed in PVC matrix. The impact strength and surface hardness of those PVC/NE composites with nepheline loadings of about 50phr are best.Keywords: PVC; Nepheline; Composites; Structural rheology; Mechanic properties聚氯乙烯(Polyvin

19、yl Chloride,PVC是最早工业化的塑料品种之一,也是产量较大的一种通用塑料,但其存在着热稳定性欠佳、抗冲性能较差等缺点,因此,对于PVC的改性研究一直非常活跃。其中,PVC的增韧是其改性工作的一个重要方向。研究者们通常采用弹性体或聚烯烃与PVC共混来提高复合材料的冲击性能,但弹性体的引入往往又会导致材料加工性能的下降。因此采用刚性粒子如纳米CaCO3、纳米SiO2、硅灰石、凹凸棒、水滑石等对PVC进行填充改性成为提高PVC复合材料综合性能的又一途径之一。1霞石(Nepheline,NE又称为霞石正长岩(Nepheline Syenite。其主要成分是硅铝酸钾钠。在国外,霞石已广泛用于

20、陶瓷材料、塑料和涂料填料,尤其是作为塑料与涂料的填充改性材料,由于其良好的物理力学性能、光学性能及卫生性而受到广泛的重视。2与其他刚性粒子相比,采用霞石改性PVC的研究工作相对较少,且研究重点主要集中在PVC/霞石复合材料(PVC/NE的力学性能上。3本文则主要研究PVC/NE复合体系的结构流变学,目的在于找出流变行为与其内部介观结构和宏观力学性能间的相互联系,相关研究未见文献报道。1. 实验部分1.1 实验原料PVC:贵州遵义碱厂(型号SG5;霞石粉:嘉晋工业矿产(江阴;助剂:工业级硫酸铅,硅烷偶联剂YDH-560。1.2 实验设备转矩流变仪:HAAKE polylab型,Thermo El

21、ectron公司,美国;液压成型机:YJ-450型,余姚市华城液压机电,中国;平板硫化仪:DRO-110E型,无锡蠡园化工电子设备厂,中国;扫描电镜(SEM:XL30-ESEM型,荷兰Philips 公司;旋转流变仪:RS600型,Thermo Electron公司,美国;微机控制电子万能试验机:(WDW_5,上海华龙测试仪器厂,中国;悬臂梁冲击试验机:江都试验机械厂,中国;电动塑料洛氏硬度计:XHRD-150型,中国。1.3 PVC/NE复合材料的制备称取一定量的霞石粉用偶联剂YDH-560表面处理后,按一定比例与PVC 及其助剂混合均匀,置于转矩流变仪中在150,转子转速50rpm/min

22、 下共混8min 即得PVC/NE 复合材料。物料随后在160,15Mpa 下模压成型,以备测试。复合材料的质量组成及代号见表1。表1 PVC/NE 复合材料的质量组成及代号Table 1 Abbreviation of the PVC/NE composites with various compositionsPVC/NE blend PVCNE10NE30NE50NE70NE90PVC100100 100 100 100 100NE0 10 30 50 70 901.4 性能测试扫描电子显微镜(SEM :将试样液氮冷冻脆断,断面喷金后在SEM 下观察表面形态,加速电压20kV 。流变行为

23、测量:将样片置于20mm 平行板夹具中,升温至预设温度熔融,停留5min 以消除热历史;然后分别进行动态和稳态扫描。(a 动态应力扫描:频率1Hz ,应力扫描范围0.01-100Pa ;(b 动态频率扫描:扫描范围0.01-100Hz ,固定应力50Pa 进行小振幅振荡剪切(SAOS 。力学性能测试:拉伸性能按GB/T1040-1993测试;U 型缺口冲击强度按GB/T1043-1992测试。2. 结果与讨论2.1 PVC/NE 复合材料相形态图1为PVC 和NE50试样断面的SEM 照片。可以看出,纯PVC 试样断面光滑,且应力条纹清晰规则,表现出脆性断裂的典型特征(见图1(a ;而填加了5

24、0质量份的霞石后,试样断面高低起伏,应力条纹紊乱,如图1(b 所示,说明霞石的加入在一定程度上增加了复合体系的韧性。 图1 (a PVC 和(b NE50试样断面的SEM 照片,标尺100mFig 1 SEM photographs of (a PVC and (b NE50 samples at the magnitude of 200a b从图2(a 可以明显看出填入的霞石直径大小约2-3m ,且由于其表面的硅烷偶联剂与PVC 基体有较好的亲和力从而使两相具有较好的界面粘结;此外,由图2(b 可见,即便在填充了90phr 的霞石后,霞石在PVC 基体中分散依然比较均匀。 图2 (a NE1

25、0和(b NE90试样断面的SEM 照片 Fig 2 SEM photographs of (a NE10 and (b NE90 samples2.2 PVC/NE 复合材料结构流变学一般而言,聚合物复合材料在熔融加工过程中的流动与变形会强烈影响材料最终的结构和性能。迄今为止,针对单一聚合物材料流变行为的研究已经有了大量的成果。4,5 然而,对于刚性粒子填充的聚合物复合材料其结构流变学的研究则相对较少。 G (P a Stress (PaV is c o s it y(P a .s Stress (Pa图3 动态应力扫描中PVC/NE复合体系(a 动态弹性模量和(b 动态复数粘度随应力的变化

26、Fig 3 The dependence of (a dynamic storage modulus and (b complex viscosity on the stress forthe PVC/NE composites图3为PVC/NE 复合体系动态应力扫描结果。可以看出,在测试的应力范围内,霞石的填入不影响PVC 基体的线形粘弹范围,表明复合体系内部介观结构对施加的剪切变性并不敏感,从而仍然表现出典型的牛顿流动。这是由于PVC 基体本身就是一个高凝胶化体系所致。因此,接下来的小振幅振荡剪切(SAOS 的测试选取的应力为50Pa 。此外,复合体a b系无论是动态弹性模量还是复数粘度都

27、随霞石含量的增加而逐渐上升,显然,高模量的霞石起着增强的作用。图4给出了PVC/NE 复合体系动态频率扫描结果。显然,与图3结果相一致,随霞石含量增加,复合体系的弹性模量和复数粘度都逐渐上升。值得注意的是,即便是PVC 空白样,其低频区弹性模量的频率依赖性都非常弱,远远偏离了Cox-Merz 法则,说明PVC 基体本身就是一个非均相体系,凝胶化程度较高,这使其在低频区的流动表现出典型的非线性流动的特点,从而使粘度即使在低频范围内也没有牛顿平台,如图4(b 所示。随霞石的填入,复合体系低频区模量的斜率没有明显改变,这至少说明两点:(1霞石组分对PVC 凝胶化程度影响不大;(2高含量的霞石组分一旦

28、形成逾渗网络结构,其对体系的粘弹性贡献也不如PVC 基体凝胶网络的贡献显著。 103104105106107108G (P a frequency (Hz101010101010v i s c o s i t y (P a .s frequency (Hz图4 动态频率扫描中PVC/NE 复合体系(a 动态弹性模量和(b 动态复数粘度随频率的变化Fig 4 The dependence of (a dynamic storage modulus and (b complex viscosity on the frequencyfor the PVC/NE composites那么,霞石的用量对

29、复合体系粘弹性的贡献究竟如何呢?图5显示了霞石含量对复合体系能够反映结构松弛信息的低频模量的影响。显然,随霞石含量增加,模量迅速上升,但逐渐趋于平缓。这意味着霞石用量存在着最佳值,而一旦当霞石用量过多,则对复合体系的介观结构贡献不大甚至会在一定程度上破坏结构的完善性,从而就有可能影响到复合材料的宏观性能。6,7 为了进一步证明从结构流变学中得到的结论,接下来的实验对PVC/NE 复合体系的力学性能进行了测试。 :/ paper.edu 10 7 G0.1Hz (Pa 10 6 10 5 0 20 40 60 80 100 NE (phr 图 5 PVC/NE 复合体系 0.1Hz 下的动态弹性

30、模量随霞石含量变化图 Figure 5 The curves of dynamic storage modulus at 0.01Hz as a function of nepheline loadings for the PVC/NE composites 2.3 PVC/NE 复合材料力学性能 图 6 为霞石含量对 PVC/NE 复合体系洛氏硬度的影响。 可以看出， 随着霞石的加入，PVC 的表面硬度明显提高，但是随着填加量的越来越大，表面硬度的增加幅度变小。一方面由于 霞石颗粒与聚合物紧密结合， 导致聚合物间自由体积降低； 同时霞石本身的高硬度使其具有 较强的抗形变能力，从而使复合体系表

31、面硬度增加。随其含量增高，体系表面粒子增多，体 系硬度不断提高。而当表面粒子达到饱和时，硬度则不再明显提升，基本保持不变。8 因 此，霞石用量为 40-50phr 是合适的，过多对 PVC/NE 复合体系洛氏硬度的贡献不大。 100 90 HRM 80 70 60 0 20 40 60 80 100 NE (phr 图 6 PVC/NE 复合体系洛氏硬度随霞石含量变化图 Fig 6 The curves of Rockwell hardness as a function of nepheline loadings for the PVC/NE composites 图 7 则给出了霞石含量对

32、 PVC/NE 复合体系冲击强度的影响。可以看出，当霞石填加 10-50phr 时，复合体系抗冲性能有所提高，这已在 SEM 测试结果中得以证明。而霞石用量 6 :/ paper.edu 超过 50phr 时，体系的抗冲性能呈降低趋势。当霞石含量较低时，吸收能量的主要是界面变 形与材料的断裂，应力传递只沿受力平面方向进行，此时抗冲击强度不大；当含量进一步提 高时，材料与填料的界面发生形变， 使应力在三维方向传递，扩大受力面积，同时基材发 生屈服而引起塑性变形，此时抗冲击强度提高幅度最大；而当含量过高时，由于基材的受冲 击面积减少及塑性变形少，所吸收的冲击能减少，此时的抗冲击强度有所下降。因此，

33、合适 的霞石用量约为 50phr，过多反而会使 PVC/NE 复合体系冲击强度降低。显然，力学性能测 试的结果与结构流变学的分析相一致。 6 Impact strength (kJ/m 2 5 4 3 2 0 20 40 60 80 100 NE (phr 图 7 PVC/NE 复合体系冲击强度随霞石含量变化图 Fig 7 The curves of impact strength as a function of nepheline loadings for the PVC/NE composites 3. 结论 （1）对于霞石填充的 PVC 复合材料，霞石组分对 PVC 凝胶化程度影响不大

34、；即便高 含量的霞石组分形成逾渗网络结构，其对体系弹性的贡献也不如 PVC 基体凝胶网络的贡献 显著。 （2）霞石填充量约为 50phr 时， PVC/NE 复合体系冲击强度和表面硬度达到最佳值。 过多则贡献不大，甚至反而可能使性能下降。 参考文献 1 付东升，朱光明塑料科技 J2003， （3） ：60-64 2 李瑞海，盛兆碧，何贵才四川联合大学学报1999，3（6） ：47-51 3 何贵才，李瑞海，盛兆碧矿产综合利用1999， （2） ：28-30 7 :/ paper.edu 4 周持兴，俞炜聚合物加工理论北京：科学出版社，2004 5 周持兴，俞炜聚合物流变学实验与应用上海：上海交

35、通大学出版社，2003 6 Wu D F, Zhou C X, Zheng H, Mao D L, Zhang B. Polym Degrad & Stab, 2005, 87: 511 8 Wu D F, Zhou C X, Yu W, Xie F. J Polym Sci Part B Polym Phys, 2005, 43: 2807 8 胡圣飞中国塑料1999 （6） ：29 8 热处理温度对中间相沥青基碳/碳复合材料力学性能的影响Effect s of Heat Treat ment Temperat ure on MechanicalProperties of Mesop has

36、e Pitch2basedC/C Composites刘皓,李克智,李贺军,卢锦花,翟言强(西北工业大学材料学院,西安710072 L IU Hao,L I Ke2zhi,L I He2jun,L U Jin2hua,ZHA I Yan2qiang(School of Materials Science and Engineering,Nort hwestern Polytechnical University,Xian710072,China摘要:通过三点弯曲实验,并借助XRD,SEM断口形貌分析,研究了最终热处理温度对中间相沥青基碳/碳复合材料微观结构与力学性能的影响,并对其断裂机制进行了

37、探讨。结果表明:随着最终热处理温度的升高,材料的石墨化度增大,层间距d002减小,微晶尺寸L c增大;材料未经热处理时,纤维与基体间界面结合较强,抗弯强度较高,弯曲断口较为平整,具有脆性断裂特征;随着热处理温度的升高,基体收缩,纤维与基体间界面结合减弱,抗弯强度减小,弯曲断口纤维拔出较长,材料具有韧性断裂特征。关键词:碳/碳复合材料;热处理温度;中间相沥青;力学性能中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:100124381(20070120015204Abstract:The effect s of final heat t reat ment temperat ure on t he

38、micro struct ure,mechanical p roperties and fract ured surface image of mesop hase pitch2based2D C/C compo sites were st udied by t hree2point bending,XRD and SEM test,and t he fract ure mechanism was investigated.The result s show t hat t he grap hitization degree and microcrystal size(L cincrease,

39、interlayer distance(d002decrease wit h t he increase of final heat t reat ment temperat ure of t he C/C composites.The interface bonding strengt h weakens wit h t he increase of heat t reat ment temperat ure.The flexural strengt h of composites after heat treat ment is lower t han t hat of unt reate

40、d,t he fract ure characters of composites are changed f rom t he brittle fract ure to like2tough.K ey w ords:carbon/carbon composite;heat t reat ment temperat ure;mesop hase pitch;mechanical prop2 erty碳/碳复合材料(C/C是以碳纤维或石墨纤维增强的材料,其整个体系是由碳元素组成,是一种优异的高温结构与功能材料。它具有低密度、高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、抗热震等一系列优异性能1,2。碳/碳复合

41、材料的力学性能随温度的升高而提高,在惰性气氛中可使用到3000,这是其他结构材料所无法比拟的,是目前公认的最有发展前途的高温结构材料3。正是由于碳/碳复合材料的这些特殊性能,使其在航空、航天领域得到了越来越广泛的应用,并且逐渐向民用、医学等领域扩展4。一般来说,对于碳、石墨材料,随着最终热处理温度的升高,石墨化度提高,材料的导电、导热性能提高,摩擦磨损性能得到改善,但是材料的力学性能降低5。在碳/碳复合材料的制备过程中,最终热处理温度对材料的性能有较大影响。本工作以3K PAN基碳纤维为增强体,以中间相沥青为基体前驱体,采用压力浸渍2碳化工艺制备2D中间相沥青基碳/碳复合材料。对所制备的材料进

42、行不同温度的热处理,通过XRD、力学性能、弯曲断口SEM形貌分析,研究了热处理温度对中间相沥青基碳/碳复合材料微观结构和力学性能的影响,并对其断裂机理进行了探讨。1实验1.1碳/碳复合材料的制备增强体选用吉林碳素厂生产的3K PAN平纹碳布,经过剪切、叠层和纵向穿刺及400空气氧化的表面处理,即可作为2D C/C复合材料预制体,预制体的密度为0.85g/cm3。基体前驱体选用三菱天然气化学股份生产的中间相沥青,软化点为283.7,中间相含量为100%(质量分数。采用高压浸渍2碳化工艺制备中间相沥青基碳/碳复合材料,浸渍在负压状态下进行,高压碳化时采用特殊装置6机械加压,碳化压力为80MPa,碳

43、化温度为850950。浸渍2碳化工艺进行4次循环。最终热处理温度分别为2100, 2300,2500。1.2石墨化度的测量和表征石墨化度是根据Franklin模式,由Mering和Maire公式计算的,其简化计算公式为d002=013354g+013440(1-g即g=(013440-d002/(013440-013354(1式中:g为石墨化度(%;d002为(002面的层间距(nm;013440nm为完全未石墨化碳的层间距; 013354nm为理想晶体的层间距。d002根据Bragg公式计算:2d002sin=。c轴方向微晶的平均堆积高度计算公式为L c=K/(002cos(2式中:K为形状

44、因子,取值为1;为入射光的波长,取值为0115418nm;002为002衍射线半宽高(rad。用XPert型X射线衍射光谱仪测定角。采用粉末试样,管电压为40kV,管电流为35mA,扫描范围2区间为2060,间隔为0.03(/步,速度0.5步/s。1.3碳/碳复合材料的力学性能测试及断口形貌观察截取55mm10mm4mm的弯曲试样,按照三点弯曲标准(Q/G B95-92在Instron1195型电子万能试验机上进行弯曲性能测试。沿垂直于碳布叠层方向加载,上压头半径R为3mm,下支座半径R为2mm,跨距为40mm,测试速度为0.5mm/min。采用J SM26460型扫描电子显微镜(SEM观察弯

45、曲试样断口形貌。2结果与讨论2.1热处理温度对中间相沥青基碳/碳复合材料微观结构的影响碳/碳复合材料的基本结构为乱层结构或介于乱层结构与石墨晶体结构之间的过渡型。石墨晶体是网平面的三维有序堆聚,而乱层结构仅在网平面上二维有序,其整体呈紊乱状态,层间距较大,表观微晶尺寸L c较小,通常超过某一热处理温度时,开始发生三维层平面的排列,这种变化伴随着层间距的减小和微晶尺寸的增加,即伴随着石墨化过程7,8。石墨化度在宏观上的含义是指材料中具有完整的石墨晶体结构的比例,在微观上是指不同过渡状态的碳结构接近理想石墨晶体的程度9。表1为不同热处理温度的中间相沥青基碳/碳复合材料的结构参数。可见,随着热处理温

46、度的升高,材料的石墨化度提高,层间距d002减小,微晶尺寸L c增大。表1不同热处理温度的碳/碳复合材料的结构参数Table1Microstructure parameters of mesophase pitch2based C/C composites with different heat treatment temperatures Heat treat menttemperature/Untreated210023002500 g/% 1.258.175.682.6d002/nm0.34390.33900.33750.3369L c/nm 5.8221.5127.9534.95分析认

47、为,这是因为随着热处理温度的升高,体系获得的能量增高,碳原子振动频率加快,振幅增大,二维乱层结构向三维理想结构过渡,六角环形层面沿c 轴方向靠近堆积,层面间距(d002减小。同时,乱层结构中缺陷逐渐消除,促使二维微晶沿a轴和c轴方向逐渐增大。另外,由于所制备的碳/碳复合材料基体前驱体为中间相沥青,而中间相沥青具有液晶特征,碳化后液晶的部分特征被保留下来,经过2500最终热处理后,石墨化度高达82.6%,是易石墨化碳。2.2热处理温度对中间相沥青基碳/碳复合材料的力学性能及断裂特征的影响表2是不同热处理温度的中间相沥青基碳/碳复合材料的力学性能。可见,随着热处理温度的升高,材料的抗弯强度和抗弯模量均减小。未经过热处理的材料的抗弯强度及抗弯模量分别是2500热处理材料的1.18倍和1.30倍。表2中间相沥青基碳/碳复合材料的力学性能Table2Mechanical properties of mesophasepitch2based C/C compositesHeat treat menttemperature/Untreated210023002500 Density/(gcm-3 1.87 1.87 1.87 1.87 Flexural strengt h/MPa278.7260.3246.5235.3 Flexural modulus/GPa54.14