国家自然科学基金(51372177)
- 作品数：8 被引量：18H指数：2
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- 相关机构：武汉科技大学湖南大学航天材料及工艺研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖北省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：化学工程一般工业技术更多>>
- 炭纤维表面原位反应制备TaC涂层及其形成机理研究被引量：1
- 2017年
- 以金属钽粉为钽源,采用原位反应法在炭纤维表面成功制备出连续的TaC涂层,研究了涂层炭纤维的相组成、微观形貌和抗氧化性能,并探究了炭纤维表面连续TaC涂层的形成机理。结果表明,在温度为1000~1400℃时能在炭纤维表面制备出TaC涂层,反应温度和时间显著影响涂层厚度以及涂层与炭纤维基体的结合性能;反应温度为1200℃时制备的涂层均匀致密,与炭纤维基体结合较好,涂覆TaC涂层后炭纤维的起始氧化温度提高了200℃。从动力学角度分析了TaC涂层的生长机理,结果表明Ta原子沿炭纤维轴向发生表面扩散,Ta原子的表面扩散行为是连续TaC涂层形成的关键因素。
- 朱辉李轩科董志军李艳军丛野袁观明崔正威
- 关键词：原位反应法炭纤维TA抗氧化性能
- 鳞片石墨掺杂对单向C/C复合材料结构和性能的影响被引量：2
- 2018年
- 以大直径(40~50μm)中间相沥青基炭纤维为导热相,以掺杂一定量不同粒径天然鳞片石墨的中间相沥青为黏结剂,经500℃热压成型、高温炭化及石墨化处理制备出单向高导热炭/炭(C/C)复合材料。采用偏光显微镜和扫描电子显微镜对复合材料石墨化样品的形貌和微观结构进行表征,并探讨鳞片石墨掺杂对复合材料不同方向导热性能的影响。结果表明,掺杂鳞片石墨对复合材料的体积密度影响较小,但对复合材料不同方向的导热性能有显著影响,复合材料沿纤维长度方向的室温热扩散系数随鳞片石墨体积分数和粒径的增加而减小,而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数呈现上升趋势;添加16 vol.%粒径约为60μm的鳞片石墨所制复合材料沿纤维长度方向热扩散系数由掺杂前的650.5 mm^2/s降至510.9 mm^2/s,下降了21%,而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数由22.4 mm^2/s提高到48.9 mm^2/s,增加了118%。掺杂鳞片石墨明显提高了复合材料垂直纤维长度方向的导电性能和抗弯性能。
- 李游袁观明李轩科董志军丛野张中伟王俊山
- 关键词：单向C/C复合材料天然鳞片石墨热扩散系数
- 高性能沥青纤维预氧化工艺及机理研究被引量：2
- 2018年
- 通过FT-IR,TG-MS,EDS等测试手段研究了中间相沥青纤维在预氧化过程中温度、时间与最终炭纤维显微结构以及其导电导热和力学性能的关联。结果表明,在240℃,6 h的氧化条件下,炭化纤维预氧化进行比较充分。经过炭化以及3 000℃石墨化热处理后,纤维拉伸强度和杨氏模量可分别达到2.54GPa,650 GPa,热导率可以达到860 W/(m·K)。通过机理分析得出,纤维在预氧化可以分为4个阶段。随着氧化的深入,纤维截面形态从皮芯结构向辐射状、大角度劈裂辐射状及辐射状疏松结构演变。
- 徐兵徐兵陈胜春李轩科李保六张江
- 关键词：中间相沥青纤维预氧化显微结构
- 高定向导热炭材料的研究进展被引量：10
- 2020年
- 微电子及通讯技术领域的快速发展对热管理材料提出了更高要求,迫切需要设计和开发高定向导热炭材料。高定向炭材料因其较高的石墨微晶结晶度和石墨化度、有序规整堆叠的石墨烯层片,而具有典型的各向异性高导热特性。粉末状炭材料(如鳞片石墨、气相生长炭纤维、纳米碳管、石墨烯等)的热导率虽然很高,但作为导热填料制备的复合材料的整体导热效果不佳,因此其在大型高功率集成器件散热领域的应用会受到一定限制。控制炭材料内部石墨微晶大小、取向和取向连续性是实现炭材料高定向导热性的关键。通过选择合适的碳质前驱体、成型工艺和热处理条件,调控石墨烯层片连续取向得到的宏观尺寸炭材料(如柔性石墨、天然鳞片石墨模压块、高定向热解石墨、聚酰亚胺石墨膜/块体、中间相沥青基炭纤维连续长丝及其复合材料等),可使石墨晶体沿(002)晶面方向保持高导热特性,实现高定向、连续、多维度可调控热传导,因此在导热、散热、热防护等领域具有广阔的应用市场。
- 崔正威袁观明董志军丛野李轩科
- 关键词：热导率炭材料热管理
- 热蒸发工艺中碳源微观结构对SiC晶须生长的影响被引量：1
- 2018年
- 通过高温热蒸发硅粉工艺,以鳞片石墨、膨胀鳞片石墨、纳米炭黑和微米炭黑为碳源制备SiC晶须,研究了碳源结构对SiC晶须生长的影响。采用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜等手段对不同碳源和制得样品的微观形貌和结构进行表征。结果表明:SiC晶须更容易在膨胀鳞片石墨和纳米炭黑表面生长,碳源具有乱层堆垛石墨结构和合适的晶粒尺寸是SiC晶须生长的决定性因素。
- 朱辉李轩科董志军丛野袁观明崔正威李艳军
- 关键词：SIC晶须晶粒尺寸
- HfC前驱体的合成及其裂解行为研究被引量：2
- 2017年
- 以Hf Cl_4、乙酰丙酮、无水甲醇、对苯二酚为原料,采用一锅法合成了Hf C陶瓷前驱体,通过前驱体裂解制备得到了Hf C陶瓷粉体。采用XRD、FTIR、SEM/EDS、TEM、SAED等分析手段对裂解产物的组成、形貌和微观结构进行了分析和表征,利用TG-DSC和TG-MS对前驱体的裂解行为进行了研究。结果表明:Hf C前驱体在600℃左右开始陶瓷化,在1300℃左右开始形成Hf C陶瓷相,在1500℃及以上完全转化为Hf C陶瓷及自由碳。Hf C陶瓷相具有单晶结构,颗粒粒径在50~100 nm之间。Hf C陶瓷相的形成基于前驱体在低温段裂解形成的Hf O_2的碳热还原反应,裂解过程中形成的自由碳抑制了Hf C晶体的生长。
- 张程龚俊捷董志军孟剑周思成袁观明李轩科
- 关键词：HF前驱体碳热还原反应
- 碳纳米管增强一维高导热C/C复合材料的微观结构与物理性能被引量：1
- 2017年
- 以中间相沥青基炭纤维和中间相沥青为主要原料,并添加一定量多壁碳纳米管,通过热压成型和高温热处理工艺制备一维高导热C/C复合材料。采用偏光显微镜、扫描电镜、激光热导仪、电子万能试验机等对复合材料的微观结构、导热性能和力学性能进行表征。结果表明,碳纳米管的添加导致复合材料的孔隙率下降和体积密度升高,而且对复合材料的力学性能及不同方向的导热性能都有显著影响。随着碳纳米管添加量的增加,复合材料沿炭纤维轴向的室温热扩散系数逐渐降低,而垂直于纤维轴向的抗弯强度和室温热扩散系数均呈现先上升后下降的趋势。经过2900℃石墨化处理后,添加体积分数3%碳纳米管的复合材料垂直于纤维轴向的抗弯强度为113.4 MPa、热扩散系数为40.1mm^2/s,较未掺杂碳纳米管时分别提高了56%和79%。
- 李游袁观明李轩科董志军丛野陈佳
- 关键词：C/C复合材料碳纳米管沥青基炭纤维微观结构热扩散系数抗弯强度
- 沥青基带状纤维的预氧化研究
- 2014年
- 采用熔融纺丝工艺制备中间相沥青基带状纤维,分别于不同温度和不同时间进行氧化稳定化处理,采用红外光谱仪和元素分析测定预氧化纤维官能团和氧含量的变化,并采用扫描电镜和纤维强伸度仪等检测设备研究2 500℃石墨化纤维的结构和性能.实验结果表明：沥青分子在预氧化过程中与氧发生反应,生成了热固性的沥青大分子.氧化温度越高,氧化时间越长,带状纤维的氧含量越高.厚度为～35μm,宽度为～380μm的带状沥青纤维于氧气气氛经220℃下预氧化20h和2 500℃石墨化处理后,其拉伸强度可达1.75GPa,比240℃和260℃预氧化制得的石墨纤维的拉伸强度高.
- 熊小庆袁观明李轩科朱辉丁宇寻黄家骏
- 关键词：预氧化氧含量力学性能
