低密度C/C隔熱材料快速低成本制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間：2022-01-11 05:04
以輕質(zhì)粘膠基碳?xì)譃樵鰪?qiáng)體,采用壓力浸漬樹脂/常壓炭化工藝（PIC）引入樹脂碳作為基體,從而制備出體密度、開孔率分別為1.05 g/cm3和35.65%的C/C隔熱材料,并對(duì)材料的力學(xué)性能、熱物理性能和隔熱性能進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明,室溫下C/C隔熱材料的水平剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為2.97 MPa和11.7 MPa,其載荷-位移曲線呈典型的"拋物線"狀,表明材料的韌性較好;隨著溫度的升高,C/C隔熱材料的比熱容和熱導(dǎo)率均逐漸增大,但后者的增幅更小,1000℃時(shí)其值僅為0.922 W/（m·K）;平均熱膨脹系數(shù)則隨著溫度的升高呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì),RT～1000℃的平均熱膨脹系數(shù)僅為1.326×10-6/℃;通過氧乙炔靜態(tài)燒蝕試驗(yàn)測(cè)試C/C隔熱材料的燒蝕隔熱性能,當(dāng)燒蝕面的最高溫度達(dá)到2450℃時(shí),其背面溫度僅為357℃,表明材料具有良好的隔熱性能。
【文章來源】：固體火箭技術(shù). 2020,43(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
C/C材料隔熱性能測(cè)試裝置示意圖
圖3為C/C隔熱材料彎曲試樣斷口的SEM微觀形貌，圖3(b)為圖3(a)局部放大后的形貌�？煽闯�，碳纖維呈無序分布狀態(tài)，單根或多根纖維被樹脂碳所包裹，未被填充的孔洞清晰可見;有少量的纖維和纖維束發(fā)生了脫粘并拔出，樹脂碳基體上出現(xiàn)了明顯的裂紋，進(jìn)一步佐證了C/C隔熱材料以韌性方式斷裂。圖3 C/C隔熱材料彎曲試樣斷口的微觀形貌
圖2 C/C隔熱材料力學(xué)性能測(cè)試載荷-位移曲線對(duì)于本研究制備的低密度C/C隔熱材料而言，其增強(qiáng)增韌主要通過纖維拔出和界面脫粘等方式實(shí)現(xiàn):前者通過克服纖維和基體之間的作用力來消耗能量，達(dá)到增強(qiáng)的效果;后者則可有效調(diào)節(jié)材料內(nèi)部應(yīng)力的分布狀態(tài)，緩解基體裂紋端部的應(yīng)力集中，阻止裂紋向纖維增強(qiáng)體延伸擴(kuò)展，從而避免了材料發(fā)生災(zāi)難性的脆性斷裂，起到增韌效果[14]。同時(shí)，C/C隔熱材料作為一類典型的復(fù)合材料，其界面結(jié)合強(qiáng)度影響纖維拔出和脫粘的效果以及最終材料的斷裂形式，主要體現(xiàn)在:強(qiáng)界面結(jié)合使纖維脫粘和拔出的阻力增大，纖維的臨界長度太短，材料的脆斷傾向突出;弱界面結(jié)合中纖維易發(fā)生脫粘和拔出，材料的強(qiáng)度偏低;只有纖維/基體界面具有適中的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，材料才能保持較好的強(qiáng)度和韌性。綜合圖2和圖3可知，本研究制備的C/C隔熱材料具有適中的界面結(jié)合強(qiáng)度，纖維脫粘和拔出的效果適中。因此，材料保持了良好的強(qiáng)度和韌性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低密度燒蝕材料研究進(jìn)展[J]. 程海明,洪長青,張幸紅. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]碳/碳多孔防熱復(fù)合材料壓縮性能研究[J]. 張堯,盧子興,楊振宇,張大海,師建軍. 宇航材料工藝. 2017(05)
[3]新型輕質(zhì)熱防護(hù)復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 韓杰才,洪長青,張幸紅,程海明,薛華飛. 載人航天. 2015(04)
[4]高超聲速飛行器隔熱材料技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 李俊寧,胡子君,孫陳誠,吳文軍,張宏波. 宇航材料工藝. 2011(06)
[5]輕質(zhì)燒蝕材料研究綜述[J]. 吳曉宏,陸小龍,李濤,易忠. 航天器環(huán)境工程. 2011(04)
[6]液相浸漬法制備針刺C/C復(fù)合材料[J]. 夏鴻雁,侯衛(wèi)權(quán),張曉虎,吳書峰. 宇航材料工藝. 2008(03)
[7]炭/炭復(fù)合材料的熱物理性能[J]. 劉濤,羅瑞盈,李進(jìn)松,張宏波,侯亮亮. 炭素技術(shù). 2005(05)
博士論文
[1]超高溫防/隔熱材料的制備及性能研究[D]. 王曉飛.天津大學(xué) 2015
碩士論文
[1]纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)及隔熱性能[D]. 樊璐.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[2]輕質(zhì)C/C隔熱材料的制備及性能研究[D]. 賀宗晶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]新型低密度C/C隔熱材料的制備研究[D]. 郭俊.中南大學(xué) 2009
本文編號(hào)：3582145
【文章來源】：固體火箭技術(shù). 2020,43(01)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
C/C材料隔熱性能測(cè)試裝置示意圖
圖3為C/C隔熱材料彎曲試樣斷口的SEM微觀形貌，圖3(b)為圖3(a)局部放大后的形貌�？煽闯�，碳纖維呈無序分布狀態(tài)，單根或多根纖維被樹脂碳所包裹，未被填充的孔洞清晰可見;有少量的纖維和纖維束發(fā)生了脫粘并拔出，樹脂碳基體上出現(xiàn)了明顯的裂紋，進(jìn)一步佐證了C/C隔熱材料以韌性方式斷裂。圖3 C/C隔熱材料彎曲試樣斷口的微觀形貌
圖2 C/C隔熱材料力學(xué)性能測(cè)試載荷-位移曲線對(duì)于本研究制備的低密度C/C隔熱材料而言，其增強(qiáng)增韌主要通過纖維拔出和界面脫粘等方式實(shí)現(xiàn):前者通過克服纖維和基體之間的作用力來消耗能量，達(dá)到增強(qiáng)的效果;后者則可有效調(diào)節(jié)材料內(nèi)部應(yīng)力的分布狀態(tài)，緩解基體裂紋端部的應(yīng)力集中，阻止裂紋向纖維增強(qiáng)體延伸擴(kuò)展，從而避免了材料發(fā)生災(zāi)難性的脆性斷裂，起到增韌效果[14]。同時(shí)，C/C隔熱材料作為一類典型的復(fù)合材料，其界面結(jié)合強(qiáng)度影響纖維拔出和脫粘的效果以及最終材料的斷裂形式，主要體現(xiàn)在:強(qiáng)界面結(jié)合使纖維脫粘和拔出的阻力增大，纖維的臨界長度太短，材料的脆斷傾向突出;弱界面結(jié)合中纖維易發(fā)生脫粘和拔出，材料的強(qiáng)度偏低;只有纖維/基體界面具有適中的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，材料才能保持較好的強(qiáng)度和韌性。綜合圖2和圖3可知，本研究制備的C/C隔熱材料具有適中的界面結(jié)合強(qiáng)度，纖維脫粘和拔出的效果適中。因此，材料保持了良好的強(qiáng)度和韌性。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低密度燒蝕材料研究進(jìn)展[J]. 程海明,洪長青,張幸紅. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]碳/碳多孔防熱復(fù)合材料壓縮性能研究[J]. 張堯,盧子興,楊振宇,張大海,師建軍. 宇航材料工藝. 2017(05)
[3]新型輕質(zhì)熱防護(hù)復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 韓杰才,洪長青,張幸紅,程海明,薛華飛. 載人航天. 2015(04)
[4]高超聲速飛行器隔熱材料技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 李俊寧,胡子君,孫陳誠,吳文軍,張宏波. 宇航材料工藝. 2011(06)
[5]輕質(zhì)燒蝕材料研究綜述[J]. 吳曉宏,陸小龍,李濤,易忠. 航天器環(huán)境工程. 2011(04)
[6]液相浸漬法制備針刺C/C復(fù)合材料[J]. 夏鴻雁,侯衛(wèi)權(quán),張曉虎,吳書峰. 宇航材料工藝. 2008(03)
[7]炭/炭復(fù)合材料的熱物理性能[J]. 劉濤,羅瑞盈,李進(jìn)松,張宏波,侯亮亮. 炭素技術(shù). 2005(05)
博士論文
[1]超高溫防/隔熱材料的制備及性能研究[D]. 王曉飛.天津大學(xué) 2015
碩士論文
[1]纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)及隔熱性能[D]. 樊璐.哈爾濱工程大學(xué) 2018
[2]輕質(zhì)C/C隔熱材料的制備及性能研究[D]. 賀宗晶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]新型低密度C/C隔熱材料的制備研究[D]. 郭俊.中南大學(xué) 2009
本文編號(hào)：3582145
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3582145.html
最近更新
教材專著
