高热导率C/SiC复合材料的制备与性能研究
发布时间：2021-01-12 23:36
C/SiC复合材料不仅具有低密度、低热膨胀系数、高强度、高热导率,还具有较高的高温抗氧化性能,在高超声速飞行器、导弹鼻锥、卫星热防护系统、火箭发动机喷管等领域有着广阔的应用前景。随着宇航科技的快速发展,这些领域对其导热性能也提出来越来越高的要求。本文将首次应用一种新型的高导热炭材料—石墨膜为导热增强材料,制备高导热的C/SiC复合材料,以满足这种要求。本文以高导热石墨膜、中间相沥青基炭纤维、聚碳硅烷等为原料采用先驱体转化法制备了高导热C/SiC复合材料,通过对先驱体聚碳硅烷的结构及其在高温裂解过程中的演变过程等研究,确定了高导热C/SiC复合材料的浸渍、热模压、裂解等工艺。采用阿基米德法、三点弯曲法分别计算、测量了复合材料的密度和弯曲强度,利用XRD、SEM对复合材料的物料组成、微观结构进行表征和分析,同时通过四探针电阻率测试仪、激光导热仪对复合材料的电阻率、热传导率进行了表征分析,同时探究了浸渍-裂解周期、裂解温度、纤维含量对高导热C/SiC复合材料各项性能的影响。研究结果表明:1)随着浸渍-裂解周期的增加,复合材料内的孔隙逐渐被填充、微裂纹等缺陷慢慢减少,使得复合材料的密度与弯曲强...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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【参考文献】：
期刊论文
[1]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[J]. 李游,袁观明,李轩科,董志军,丛野,陈佳. 武汉科技大学学报. 2017(03)
[2]高导热石墨膜的制备及表征[J]. 袁观明,李轩科,董志军,崔正威,从野,张江,李艳军,张中伟,王俊山. 功能材料. 2015(17)
[3]高导热石墨膜的分类及其生产工艺[J]. 陈建君. 炭素. 2015 (03)
[4]MPCF增强的C/C复合材料及其在高超音速飞行器的应用[J]. 李崇俊. 高科技纤维与应用. 2015(03)
[5]高导热C/C复合材料在X-43A高超音速飞行器上的应用概况[J]. 李崇俊. 炭素. 2015 (02)
[6]热处理温度对二维高导热炭/炭复合材料结构及热导率的影响（英文）[J]. 冯志海,樊桢,孔清,熊翔,黄伯云. 新型炭材料. 2014(05)
[7]高导热碳/碳复合材料的制备[J]. 冯志海,樊桢,孔清,余立琼,徐林. 上海大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]一维高导热C/C复合材料的制备研究[J]. 林剑锋,袁观明,李轩科,董志军,张江,张中伟,王俊山. 无机材料学报. 2013(12)
[9]高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构分析[J]. 袁观明,李轩科,董志军,周婧,崔正威,从野,张中伟,王俊山. 功能材料. 2011(10)
[10]中间相沥青基高导热碳板的制备[J]. 张莹莹,刘辉,迟伟东,沈曾民. 科学技术与工程. 2010(20)
博士论文
[1]C/SiC复合材料及其空气舵防热套的低温制备研究[D]. 周长城.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高导热复合材料的制备及导热性能的研究[D]. 唐裕沛.电子科技大学 2013
[2]热压辅助先驱体裂解制备Cf/SiC，Si3N4复合材料的研究[D]. 方晖.国防科学技术大学 2002
本文编号：2973768
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１测密度装置图??Ｆｉｇ．２－１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔ－ｕｐ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｅｎｓｉｔｙ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??试样的开孔隙率由下面的公式计算：??
?长大，向晶态Ｓｉｃ转变，ＰＣＳ最终剩余的质量分数大概在６３％。??图３－４为ＰＣＳ从室温到裂解转化过程中分子结构的演变过程［４２］。??Ｈ＞ｃ，?Ｗｃ?＜?ｘ?Ｘ??ｈ—乂Ｊ心ｃＳｉ??＿／ｃ＼Ｈ?卜／、八八，??ＨＨ?丄７?—?／?＞八／?ＶＣＶＣ＞??Ｈ?Ｃ’〉Ｃ＇??Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ?Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ?ＳｉＣ?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ＳｉＣ??图３－４?ＰＣＳ裂解过程中结构变化示意图??Ｆｉｇ．３－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??图３－５为高温裂解过程中各温度区间ＰＣＳ向ＳｉＣ转变的过程及挥发的大致??成分，其裂解过程和机理较为复杂，主要经历以下这么几个阶段［４３，４７，４８］：??Ｈ２，ＣＨ４??ＣＯ??ＰＣ?产??主要?Ｈ?气１产?？?／＼??ｓ?■?ｆ?＼７?＼?７?ｖ??溫度ｆＣ＞??转化?０?２００?４００?６００一￣￣８００?１０００?１２００?１４００?１５００?？Ｃ??过程??ｐｃｓ，Ｍ＞?文联?向圮机?增密阶段?／？＊ｓｉｃ??子蒸发?Ｐ／ｒ段?转化?ｐｓｉｃ?晶体长人??图３－５?ＰＣＳ裂解过程中的逸出组分??Ｆｉｇ．?３－５?Ｔｈｅ?ｅｓｃａｐｉｎｇ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ＰＣＳ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??（１?）?２５－５５０°Ｃ：主要发生脱氢缩合使得ＰＣＳ变成不溶不熔且网状结构较高的聚??合物
?长大，向晶态Ｓｉｃ转变，ＰＣＳ最终剩余的质量分数大概在６３％。??图３－４为ＰＣＳ从室温到裂解转化过程中分子结构的演变过程［４２］。??Ｈ＞ｃ，?Ｗｃ?＜?ｘ?Ｘ??ｈ—乂Ｊ心ｃＳｉ??＿／ｃ＼Ｈ?卜／、八八，??ＨＨ?丄７?—?／?＞八／?ＶＣＶＣ＞??Ｈ?Ｃ’〉Ｃ＇??Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ?Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ?ＳｉＣ?Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ?ＳｉＣ??图３－４?ＰＣＳ裂解过程中结构变化示意图??Ｆｉｇ．３－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ＰＣＳ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??图３－５为高温裂解过程中各温度区间ＰＣＳ向ＳｉＣ转变的过程及挥发的大致??成分，其裂解过程和机理较为复杂，主要经历以下这么几个阶段［４３，４７，４８］：??Ｈ２，ＣＨ４??ＣＯ??ＰＣ?产??主要?Ｈ?气１产?？?／＼??ｓ?■?ｆ?＼７?＼?７?ｖ??溫度ｆＣ＞??转化?０?２００?４００?６００一￣￣８００?１０００?１２００?１４００?１５００?？Ｃ??过程??ｐｃｓ，Ｍ＞?文联?向圮机?增密阶段?／？＊ｓｉｃ??子蒸发?Ｐ／ｒ段?转化?ｐｓｉｃ?晶体长人??图３－５?ＰＣＳ裂解过程中的逸出组分??Ｆｉｇ．?３－５?Ｔｈｅ?ｅｓｃａｐｉｎｇ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ?ｏｆ?ＰＣＳ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｏｇｒｅｓｓ?ｏｆ?ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??（１?）?２５－５５０°Ｃ：主要发生脱氢缩合使得ＰＣＳ变成不溶不熔且网状结构较高的聚??合物
【参考文献】：
期刊论文
[1]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[J]. 李游,袁观明,李轩科,董志军,丛野,陈佳. 武汉科技大学学报. 2017(03)
[2]高导热石墨膜的制备及表征[J]. 袁观明,李轩科,董志军,崔正威,从野,张江,李艳军,张中伟,王俊山. 功能材料. 2015(17)
[3]高导热石墨膜的分类及其生产工艺[J]. 陈建君. 炭素. 2015 (03)
[4]MPCF增强的C/C复合材料及其在高超音速飞行器的应用[J]. 李崇俊. 高科技纤维与应用. 2015(03)
[5]高导热C/C复合材料在X-43A高超音速飞行器上的应用概况[J]. 李崇俊. 炭素. 2015 (02)
[6]热处理温度对二维高导热炭/炭复合材料结构及热导率的影响（英文）[J]. 冯志海,樊桢,孔清,熊翔,黄伯云. 新型炭材料. 2014(05)
[7]高导热碳/碳复合材料的制备[J]. 冯志海,樊桢,孔清,余立琼,徐林. 上海大学学报(自然科学版). 2014(01)
[8]一维高导热C/C复合材料的制备研究[J]. 林剑锋,袁观明,李轩科,董志军,张江,张中伟,王俊山. 无机材料学报. 2013(12)
[9]高导热中间相沥青基炭纤维的微观结构分析[J]. 袁观明,李轩科,董志军,周婧,崔正威,从野,张中伟,王俊山. 功能材料. 2011(10)
[10]中间相沥青基高导热碳板的制备[J]. 张莹莹,刘辉,迟伟东,沈曾民. 科学技术与工程. 2010(20)
博士论文
[1]C/SiC复合材料及其空气舵防热套的低温制备研究[D]. 周长城.国防科学技术大学 2008
硕士论文
[1]高导热复合材料的制备及导热性能的研究[D]. 唐裕沛.电子科技大学 2013
[2]热压辅助先驱体裂解制备Cf/SiC，Si3N4复合材料的研究[D]. 方晖.国防科学技术大学 2002
本文编号：2973768
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