作為新材料代表之一的碳纖維,因具有重量輕、強度高、柔軟易加工、其復合材料可設計性強、便于整體成型等特點廣泛用于航空、航天、風力發(fā)電、體育用品等領域,也是武器裝備最重要的基礎材料之一。為了提高國產(chǎn)碳纖維質量并開發(fā)出更高品質的碳纖維,進行了大量的性能測試和表征,如何根據(jù)碳纖維性能特點,針對性的改進其生產(chǎn)工藝,對碳纖維的開發(fā)研究具有重要意義。為此,本文選取了5個主要碳纖維生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的3大類共計14種碳纖維,在確定碳纖維力學性能的可靠性表征方法的同時,從碳纖維宏微觀構造與力學性能的相關性開展研究,希望能夠為碳纖維的產(chǎn)品開發(fā)、工程應用和生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)基礎和預測模型。通過采用掃描電子顯微鏡對碳纖維的截面形貌進行測試發(fā)現(xiàn),碳纖維的截面是不規(guī)則的圓形,現(xiàn)用的測試和計算碳纖維直徑的方法如光學顯微鏡法測得直徑偏大,拉伸強度偏小,線密度-體密度法測得直徑偏小,拉伸強度偏大,給碳纖維拉伸強度的測算引入一定的誤差。本文提出了一種利用碳纖維截面掃描電子顯微鏡圖片獲取碳纖維橫截面積的便捷方法,既提高了碳纖維單絲拉伸強度的測試分析精度,又為本文的后續(xù)分析提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎。通過采用元素分析儀、拉曼光譜和X射線...

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 碳纖維的分類和發(fā)展
        1.2.2 碳纖維的結構研究
        1.2.3 碳纖維的力學性能研究
    1.3 存在的主要問題
    1.4 本文主要研究內容
第2章 碳纖維拉伸強度的實驗測試方法分析
    2.1 引言
    2.2 碳纖維直徑的表征
        2.2.1 體密度和線密度的實驗測試
        2.2.2 截面形貌表征
        2.2.3 碳纖維單絲直徑的表征和對比
    2.3 碳纖維拉伸強度的測試和對比
    2.4 本章小結
第3章 碳纖維石墨化度與拉伸強度的相關性分析
    3.1 引言
    3.2 碳纖維石墨化程度參數(shù)的實驗測試
        3.2.1 元素含量的測試和結果
        3.2.2 石墨化度R的測試和結果
        3.2.3 碳纖維微晶層間距d₀₀₂的測試和結果
    3.3 石墨化程度參數(shù)與拉伸強度的相關性分析
        3.3.1 碳含量與拉伸強度相關性分析
        3.3.2 碳纖維石墨化度、微晶層間距與拉伸強度的相關性分析
    3.4 本章小結
第4章 碳纖維微觀結構與拉伸強度的相關性分析
    4.1 引言
    4.2 微觀結構參數(shù)的實驗測試
        4.2.1 微晶結構參數(shù)的測試和結果
        4.2.2 微孔結構參數(shù)的測試和結果
    4.3 碳纖維微觀結構與拉伸強度的相關性分析和驗證
        4.3.1 碳纖維拉伸強度與微觀結構的相關性分析
        4.3.2 碳纖維拉伸強度與微觀結構的回歸模型及顯著性檢驗
        4.3.3 碳纖維拉伸強度與微觀結構的相關性機理驗證
    4.4 本章小結
第5章 碳纖維微孔結構與Weibull模數(shù)及斷裂韌性的相關性分析
    5.1 引言
    5.2 Weibull模數(shù)和斷裂韌性的計算
        5.2.1 Weibul模數(shù)的計算和結果
        5.2.2 斷裂韌性的計算和結果
    5.3 碳纖維微孔結構與Weibull模數(shù)的相關性分析和驗證
        5.3.1 碳纖維Weibull模數(shù)與微孔結構參數(shù)的相關性分析
        5.3.2 碳纖維Weibull模數(shù)與微孔結構參數(shù)的回歸模型及顯著性檢驗
        5.3.3 碳纖維Weibull模數(shù)與微孔結構的相關性機理驗證
    5.4 碳纖維微孔結構與斷裂韌性的相關性分析和驗證
        5.4.1 碳纖維斷裂韌性與微孔結構參數(shù)的相關性分析
        5.4.2 碳纖維斷裂韌性與微孔結構參數(shù)的回歸模型及顯著性檢驗
        5.4.3 碳纖維斷裂韌性與微孔結構的相關性機理驗證
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3847390