C／C复合材料导热性能的比较研究.pdfVIP

第 34卷 第 4期 煤 炭 转 化 Vol。34 No．4 2011年 1O月 C0AL C0NVERSION 0ct．2O11 c／c复合材料导热性能的比较研究 王连星D 李凤仙 周晓龙 金鸣林。’ 陈麒忠 ’ 摘 要 选择 了三种不同基体炭为主体 ，经成型、炭化与浸渍制备的样品为对 象，采用扫描 电 镜 (SEM)，XRD和热导率测定等分析手段，分别研究了石墨化前后 C／C复合材料的微观结构形态 及导热性能变化．结果表明，炭化样品的视密度为 1．61g／cm。～1．70g／cm。，石墨化度较低 ，且热 导率较小．以D8ttm单束丝经两维编制的样品呈现出整齐排列，热传导各向异性比为4．7倍．采用 非编制纤维柬黏结压制成型的样品以及石墨粉压制成型的样品，其导热性能在两维方向上表现为 各向同性．2700℃石墨化后样品的视密度在 1．61g／cm。～1．69g／cm。，没有显著变化．热导率随 石墨化度提 高而增大，最大增幅达到石墨化前的15倍．单束丝样品热传导各向异性 比从 4．7扩大 到 6．3．非编制纤维柬黏结压制成型样品的导热性仍保持各向同性，径 向为 222．27w ／(m ·K)，轴 向为 243．40w ／(m ·K)；此外，在室温～300℃范围内，2700。C石墨化后 c／c复合材料的热导率 均随温度升高呈现出不同程度的下降趋势． 关键词 炭炭复合材料，炭纤维，石墨化 ，热导率，各向异性 比 中图分类号 TQoso．4+21 1 实验部分 0 引 言 实验所用样品来 自某炭素工业公司，分别为单 现代科技的发展对特殊功能型炭炭复合材料提 丝纤维编织复合材料 (1 )，非编制纤维束黏结压制 出新的要求，新材料、新技术的研究和开发对科技的 成型获得复合材料 (2 )以及天然石墨粉与沥青混 进步有决定性的意义．[1]炭炭复合材料 以其高温强 捏压制成型复合材料 (3 )．其中，1和 2所用的炭 度高、热膨胀系数小、良好的 自润滑性及较高的热导 纤维为聚丙烯腈基炭纤维． 率等一系列优异性能，被认为是一种极有发展前途 1．1 电子显微镜 【SEM)表征 的新型耐高温导热材料，并已广泛应用于航天航空 对样品进行超声净化处理 ，烘干后置于 JSM一 领域．[3由于材料制备和设计工艺的进步，使得炭炭 6380LV型扫描电镜下观察微观结构形貌． 复合材料具有复杂的微观结构_l4]，因而有必要对样 品的微观结构进行观察．有研究者 曾进行几种以沥 1．2 视密度及孔隙率的表征 青为基体制备炭炭复合材料的工艺技术研究，并对 依据 GB2413—81测定样品的视密度，根据GB 样品的微观结构及热导性能进行表征l[_9_，由于炭炭 6155—85测试样品的真密度，由YB／T908—1997开 复合材料的不同制备工艺对于炭素制 品的密度 、微 孔率的测定方法测定样品的开孔率，依据 GB6156— 观结构、光学特性以及导热性能影响很大，本研究选 85真气孔率的测定方法测试样品的开孔率． 择三种不同工艺制备 的炭炭复合材料样 品为对象， 1．3 XRD表征 将分别考察石墨化前后样 品组织结构与导热性能变 化 ，依此探寻制备工艺对炭炭复合材料导热机理的 样品选择 日本理学 Rig