碳纖維/碳化硅復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、抗熱震性等優(yōu)異性能,可以取代傳統(tǒng)的高溫合金作為高溫結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。先驅(qū)體浸漬與熱解法制備碳纖維/碳化硅復(fù)合材料,由于具有近凈成型而且低成本的優(yōu)勢(shì),近20年來受到了廣泛的關(guān)注。界面層對(duì)碳纖維/碳化硅復(fù)合材料力學(xué)性能影響很大。大量的研究工作表明熱解碳層以及碳納米管引入復(fù)合材料界面通過調(diào)整適中的界面結(jié)合強(qiáng)度從而有效提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和韌性。熱解碳層是通過化學(xué)氣相浸漬法制備,其厚度可控且結(jié)構(gòu)有序,但是這種方法能耗大、成本高且不易控制,因而有必要探索一種低成本的制備方法。碳納米管的分散均勻性是保證其具有強(qiáng)韌化效果的關(guān)鍵因素,但是商用的表面活性劑很難取得良好的分散碳納米管的效果,因此需要合成一種具有優(yōu)異分散性能的表面活性劑。其次,碳納米管對(duì)碳纖維/碳化硅復(fù)合材料改性的研究缺乏系統(tǒng)性。本論文主要圍繞解決以上問題開展工作,主要研究?jī)?nèi)容如下。探索了以酚醛樹脂為原料,通過酚醛樹脂溶液浸漬與熱解法在碳纖維表面制備了熱解碳層,實(shí)現(xiàn)了低成本熱解碳層的制備。然而,直接在纖維表面制備的熱解碳層不均勻且不完整,對(duì)碳纖維/碳化硅復(fù)合材料性能提高有限。通過調(diào)節(jié)碳纖維...

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的研究背景和現(xiàn)狀
        1.1.1 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的應(yīng)用
        1.1.2 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的制備方法
        1.1.3 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的界面特性
        1.1.4 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的破壞規(guī)律
    1.2 酚醛熱解碳的研究現(xiàn)狀
    1.3 碳納米管懸浮液分散性的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 表面活性劑分散碳納米管
        1.3.2 化學(xué)改性法分散碳納米管
        1.3.3 表面活性劑結(jié)合化學(xué)改性法分散碳納米管
    1.4 本論文研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料與材料制備
    2.2 表征方法
    2.3 性能測(cè)試
        2.3.1 碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度
        2.3.2 碳纖維與酚醛溶液的潤(rùn)濕性
        2.3.3 碳纖維/碳化硅絲束復(fù)合材料密度和孔隙率
        2.3.4 碳纖維/碳化硅絲束復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度
第3章 PIP工藝對(duì)碳纖維/碳化硅復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究
    3.1 引言
    3.2 聚碳硅烷(PCS)的熱解處理與分析
    3.3 PCS氧化對(duì)碳纖維造成損傷的研究
        3.3.1 PCS的氧化處理
        3.3.2 PCS中氧含量與其結(jié)合方式的表征
        3.3.3 PCS中氧含量對(duì)碳纖維/碳化硅復(fù)合材料性能的影響
    3.4 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料PIP法制備各階段的性能機(jī)理探究
        3.4.1 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的物化性能評(píng)價(jià)
        3.4.2 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料制備過程的物理損傷研究
        3.4.3 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料制備過程的化學(xué)損傷研究
    3.5 本章小結(jié)
第4章 熱解碳界面層對(duì)碳纖維/熱解碳復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究
    4.1 引言
    4.2 酚醛熱解碳的研究
        4.2.1 碳纖維表面酚醛碳的制備與表征
        4.2.2 碳纖維表面化學(xué)改性與表征
        4.2.3 碳纖維表面酚醛碳的形貌調(diào)控與表征
    4.3 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的拉伸性能測(cè)試與分析
        4.3.1 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分析
        4.3.2 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的斷裂功分析
    4.4 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的拉伸斷裂形貌與性能機(jī)理分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 碳納米管水懸浮液的制備與其分散性表征
    5.1 引言
    5.2 碳納米管表面活性劑的研究
        5.2.1 碳納米管表面活性劑的制備
        5.2.2 碳納米管表面活性劑的表征
    5.3 紫外可見光吸收表征碳納米管分散性的研究
        5.3.1 碳納米管摩爾消光系數(shù)的測(cè)定
        5.3.2 超聲時(shí)間對(duì)碳納米管分散性的影響
        5.3.3 表面活性劑對(duì)碳納米管分散性的影響
        5.3.4 碳納米管濃度對(duì)其分散性的影響
    5.4 電鏡表征碳納米管分散性的研究
        5.4.1 不同表面活性劑分散的MWCNTS的微觀形貌觀察
        5.4.2 碳納米管/碳纖維的形貌觀察
    5.5 碳納米管結(jié)構(gòu)的表征
    5.6 本章小結(jié)
第6章 碳納米管對(duì)碳纖維/熱解碳/碳化硅復(fù)合材料界面改性的研究
    6.1 引言
    6.2 碳纖維/熱解碳/碳化硅復(fù)合材料的制備
        6.2.1 碳納米管在復(fù)合材料界面的引入
        6.2.2 碳纖維/熱解碳/碳化硅復(fù)合材料的界面設(shè)計(jì)
    6.3 碳纖維/熱解碳/碳化硅復(fù)合材料的拉伸性能測(cè)試與分析
        6.3.1 碳纖維/熱解碳/碳化硅復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度分析
        6.3.2 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的斷裂功分析
    6.4 碳纖維/碳化硅復(fù)合材料的拉伸斷裂形貌與性能機(jī)理分析
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3862666