熱壓溫度對(duì)納米粘土增強(qiáng)炭/炭復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響

孔垂周, 高曉晴, 郭全貴, 宋進(jìn)仁, 楊 禹

(1.中國(guó)科學(xué)院炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所,山西太原 030001；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

熱壓溫度對(duì)納米粘土增強(qiáng)炭/炭復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響

孔垂周1,2, 高曉晴1, 郭全貴1, 宋進(jìn)仁1, 楊 禹1

(1.中國(guó)科學(xué)院炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所,山西太原 030001；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

采用熱壓與致密化工藝分別在1 000、1 100、1 200和1 300℃下制備出納米粘土增強(qiáng)一維炭/炭復(fù)合材料(C/C)。利用XRD、激光拉曼光譜等研究納米粘土的熱轉(zhuǎn)變規(guī)律,利用體密度、導(dǎo)熱率、抗彎強(qiáng)度及模量等數(shù)據(jù)研究納米粘土的熱轉(zhuǎn)變對(duì)C/C復(fù)合材料的影響。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡分析試樣微觀形貌。結(jié)果表明,熱壓溫度對(duì)納米粘土增強(qiáng)C/C復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能影響顯著。1 200℃熱壓制備的C/C復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度最大為230.1 MPa,模量最大為87.3 GPa。C/C復(fù)合材料中的納米粘土1 200℃熱壓轉(zhuǎn)變成莫來(lái)石、方石英、無(wú)序粘土、有序炭及無(wú)序炭。這些組分均勻分散在基體中,可改善基體炭結(jié)構(gòu)以及基體炭和炭纖維的界面,提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；1 300℃熱壓時(shí)納米粘土中的SiO2與基體炭發(fā)生碳熱還原反應(yīng),破壞了基體結(jié)構(gòu),導(dǎo)致材料的抗彎強(qiáng)度和模量降低,而反應(yīng)產(chǎn)物SiC提高了材料的導(dǎo)熱率。

納米粘土；C/C復(fù)合材料；熱壓溫度；結(jié)構(gòu)；性能

1　前言

C/C復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比熱容高、耐高溫、密度低、導(dǎo)熱性能優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)小,摩擦特性好等優(yōu)良特性及優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,如應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭的喉襯、航天飛機(jī)固體助推器、導(dǎo)彈端頭帽等。……