热解碳结构控制优秀PPT.ppt
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1、碳碳复合材料热解碳碳碳复合材料热解碳微观结构限制微观结构限制刘宏震材料工程(5)碳/碳复合材料的性能:增加纤维基体碳纤维和基体之间的界面其中基体碳的密度和结构是影响机械性能最主要的因素。微观结构限制密度 结构材料性能热解碳热解碳:烃类在特定的条件下分解烃类在特定的条件下分解,于基体上得到沉积碳热于基体上得到沉积碳热解碳。接受解碳。接受CVICVI(Chemical Vapor Infiltration Chemical Vapor Infiltration)工艺)工艺,以气态烃类为前驱气体以气态烃类为前驱气体,经极其困难的热解和沉积反应过程经极其困难的热解和沉积反应过程而获得的。而获得的。碳/
2、碳复合材料的基体碳3种类型:沥青碳、树脂碳和热解碳。以热解碳为基体具有最佳的综合性能。CVI工艺为扩散限制步骤反应,多接受相对低的温度以降低反应速度,同时接受很低的系统压力以提高扩散系数,由此缓解扩散和沉积之间的冲突,但导致致密化周期特殊长。GP:前驱气体 L:线型小分子 A:芳香烃小分子 PAH:多环芳香烃大分子热解碳沉积简图X轴:热解产物的分子量增加Y轴:AS/VR(表面积/气孔体积)热解碳的微观结构热解碳的微观结构u微米尺度u偏光显微镜(PLM)视察热解碳微观结构的形态,通过消光角Ae,分为:u各向同性ISO,暗层DL,光滑层SL,粗糙层RLu纳米尺度u透射电镜(TEM)测定基本结构单元
3、(BSU),热解碳排列的有序程度不同。u结合选域电子衍射(SADE)测定取向角Ao。分为:u各向同性(ISO)、低织构(low-textured)、中等织构(medium-textured)和u高织构(high-texuterd)热解碳。微米尺度微米尺度CH4/N2=1 4时得到粗糙层组织,锥的生长特征明显CH4/N2=1 1时,组织转变为光滑层组织微米尺度微米尺度接受甲烷为前驱体制备的/复合材料中不同织构热解碳基体的偏光显微照,(a)(b)分别为 MT热解碳占优和HT热解碳占优的状况(a)(b)热解碳的组织热解碳的组织纳米尺度纳米尺度碳碳复合材料的断口SEM照片热解炭呈层状环围着炭纤维热解炭
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