炭/炭—陶瓷/炭多元复合材料的制备与性能
发布时间：2021-12-01 22:39
炭/炭复合材料性能开发具有重要的意义。本文采用纤维状粘土与纤维素水热制备粘土/炭复合材料,将制备的粘土/炭复合材料作为添加剂掺杂引入炭/炭复合材料中,以此达到提升炭/炭复合材料力学性能和抗氧化性能的目的。主要研究内容如下：（1）以纤维素和凹凸棒石为原料,水热制备凹凸棒石/炭（PG/C）纳米复合材料。采用浸渍-碳化工艺在炭/炭复合材料中引入PG/C作为添加剂,一步热压对材料最终成型,原位获得炭/炭-陶瓷/炭复合材料。研究了添加PG/C对C/C力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明：PG/C在热压过程中转变为顽辉石陶瓷/炭,陶瓷/炭通过“填充”、“桥联”起增强作用,陶瓷表面负载纳米炭层有效避免了陶瓷与基体炭间弱结合的产生,进一步促进了力学性能的提高,使得炭/炭复合材料抗弯强度提升了34～45%,弯曲模量提升了27～42%。同时陶瓷/炭在基体中的原位生成一定程度上减缓了氧化过程,提高了材料的抗氧化性,1000℃热重分析条件下质量损失降低12～18%。（2）采用纤维状海泡石和管状埃洛石与纤维素水热分别制备海泡石/炭和埃洛石/炭复合材料,并以此作为添加剂热压制备炭/炭-陶瓷/炭复合材料,研究材料力...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３凹凸棒石／炭锻烧处理前后的透射扫描图??Ｆｉｇ?３．３?ＴＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ?ａｎｄ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ＰＧ／Ｃ??
Ｆｉｇ?３．４?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｏｔ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ??３．３．２炭／炭－陶瓷／炭（凹凸椿石基）复合材料的结构表征??图３．５为无添加剂的炭／炭复合材料低倍和高倍扫面电子显微镜照片。（ａ）图??为低倍下显微镜的炭／炭复合材料的横截面图，图中可Ｗ看出基体前驱体洒青浸??溃效果良好，基体炭均匀密实地包裹着增强纤维，但图中依然有部分裂纹。由于??渐青在热处理过程中先后发生热分解和热缩聚反应，此过程中产生大量Ｈ２、??ＣＨ４、Ｈ２０等气体，气体未溢出或溢出路径形成了基体中孔洞和部分裂痕缺陷ｔｓｓｉ，??从（ｂ）、（Ｃ）中可Ｗ较明显地观察到该类缺陷的存在。观察（ｂ）、（Ｃ）图也可Ｗ??看出纤维单丝之间的孔隙中填满了中间相渐青，基本上将纤维紧密地粘结与一??体，但由于上述缺陷的产生Ｗ及渐青基体自身的热收缩现象，纤维与基体之间的??结合界面并不连续（如图３．５中箭头处），有微裂痕的存在，达些微裂痕使得纤??维与基体之间的结合强度较差
顧?＾８１?Ｉ??（ａ）?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?（ｂ）?ＳＥＭ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?（ｃ）?ＥＤＳ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??图３．４热压凹凸棒石／炭制备的陶瓷／炭复合材料??Ｆｉｇ?３．４?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｏｔ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ??３．３．２炭／炭－陶瓷／炭（凹凸椿石基）复合材料的结构表征??图３．５为无添加剂的炭／炭复合材料低倍和高倍扫面电子显微镜照片。（ａ）图??为低倍下显微镜的炭／炭复合材料的横截面图，图中可Ｗ看出基体前驱体洒青浸??溃效果良好，基体炭均匀密实地包裹着增强纤维，但图中依然有部分裂纹。由于??渐青在热处理过程中先后发生热分解和热缩聚反应，此过程中产生大量Ｈ２、??ＣＨ４、Ｈ２０等气体，气体未溢出或溢出路径形成了基体中孔洞和部分裂痕缺陷ｔｓｓｉ，??从（ｂ）、（Ｃ）中可Ｗ较明显地观察到该类缺陷的存在。观察（ｂ）、（Ｃ）图也可Ｗ??看出纤维单丝之间的孔隙中填满了中间相渐青，基本上将纤维紧密地粘结与一??体，但由于上述缺陷的产生Ｗ及渐青基体自身的热收缩现象，纤维与基体之间的??结合界面并不连续（如图３．５中箭头处），有微裂痕的存在，达些微裂痕使得纤??维与基体之间的结合强度较差
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压温度对纳米粘土增强炭/炭复合材料结构和性能的影响[J]. 孔垂周,高晓晴,郭全贵,宋进仁,杨禹. 新型炭材料. 2015(05)
[2]Activated carbon coated palygorskite as adsorbent by activation and its adsorption for methylene blue[J]. Xianlong Zhang,Liping Cheng,Xueping Wu,Yingzhao Tang,Yucheng Wu. Journal of Environmental Sciences. 2015(07)
[3]凹凸棒石/炭对低浓度亚甲基蓝的吸附性能（英文）[J]. 吴雪平,徐艳青,张先龙,吴玉程,高鹏. 新型炭材料. 2015(01)
[4]炭/炭复合材料表面熔盐反应制备TiC涂层及其性能研究[J]. 吕品,肖志超,张永辉,赵松,苏君明. 炭素技术. 2014(03)
[5]埃洛石的命名、结构、形貌和卷曲机制[J]. 牛继南,强颖怀,王春阳,李祥,周一浩,商翔宇,庄全超. 矿物学报. 2014(01)
[6]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)
[7]生物质碳源对凹凸棒石有机改性及其吸附性能的影响[J]. 徐艳青,吴雪平,刘存,高鹏,张先龙. 化学反应工程与工艺. 2013(02)
[8]ZrB2-SiC超高温陶瓷涂层的抗烧蚀性能研究[J]. 周海军,张翔宇,高乐,胡建宝,吴斌,董绍明. 无机材料学报. 2013(03)
[9]热模压石墨生坯焙烧过程中的膨胀机理[J]. 张灿,路贵民,于建国. 新型炭材料. 2011(06)
[10]中间层厚度对LAS玻璃陶瓷与C/C复合材料连接强度的影响[J]. 任晓斌,李贺军,卢锦花,郭领军,王杰,宋忻睿. 无机材料学报. 2011(08)
博士论文
[1]SRM喉衬用炭/炭复合材料烧蚀性能研究[D]. 尹健.中南大学 2007
[2]苏皖凹凸棒石粘土纳米尺度矿物学及地球化学[D]. 陈天虎.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]炭/炭复合材料生物相容性研究[D]. 刘勇.中南大学 2008
[2]炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D]. 吴凤秋.中南大学 2002
本文编号：3527192
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３．３凹凸棒石／炭锻烧处理前后的透射扫描图??Ｆｉｇ?３．３?ＴＥＭ?ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ?ａｎｄ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ＰＧ／Ｃ??
Ｆｉｇ?３．４?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｏｔ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ??３．３．２炭／炭－陶瓷／炭（凹凸椿石基）复合材料的结构表征??图３．５为无添加剂的炭／炭复合材料低倍和高倍扫面电子显微镜照片。（ａ）图??为低倍下显微镜的炭／炭复合材料的横截面图，图中可Ｗ看出基体前驱体洒青浸??溃效果良好，基体炭均匀密实地包裹着增强纤维，但图中依然有部分裂纹。由于??渐青在热处理过程中先后发生热分解和热缩聚反应，此过程中产生大量Ｈ２、??ＣＨ４、Ｈ２０等气体，气体未溢出或溢出路径形成了基体中孔洞和部分裂痕缺陷ｔｓｓｉ，??从（ｂ）、（Ｃ）中可Ｗ较明显地观察到该类缺陷的存在。观察（ｂ）、（Ｃ）图也可Ｗ??看出纤维单丝之间的孔隙中填满了中间相渐青，基本上将纤维紧密地粘结与一??体，但由于上述缺陷的产生Ｗ及渐青基体自身的热收缩现象，纤维与基体之间的??结合界面并不连续（如图３．５中箭头处），有微裂痕的存在，达些微裂痕使得纤??维与基体之间的结合强度较差
顧?＾８１?Ｉ??（ａ）?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?（ｂ）?ＳＥＭ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?（ｃ）?ＥＤＳ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ??图３．４热压凹凸棒石／炭制备的陶瓷／炭复合材料??Ｆｉｇ?３．４?ｃｅｒａｍｉｃ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｈｏｔ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｏｆ?ＰＧ／Ｃ??３．３．２炭／炭－陶瓷／炭（凹凸椿石基）复合材料的结构表征??图３．５为无添加剂的炭／炭复合材料低倍和高倍扫面电子显微镜照片。（ａ）图??为低倍下显微镜的炭／炭复合材料的横截面图，图中可Ｗ看出基体前驱体洒青浸??溃效果良好，基体炭均匀密实地包裹着增强纤维，但图中依然有部分裂纹。由于??渐青在热处理过程中先后发生热分解和热缩聚反应，此过程中产生大量Ｈ２、??ＣＨ４、Ｈ２０等气体，气体未溢出或溢出路径形成了基体中孔洞和部分裂痕缺陷ｔｓｓｉ，??从（ｂ）、（Ｃ）中可Ｗ较明显地观察到该类缺陷的存在。观察（ｂ）、（Ｃ）图也可Ｗ??看出纤维单丝之间的孔隙中填满了中间相渐青，基本上将纤维紧密地粘结与一??体，但由于上述缺陷的产生Ｗ及渐青基体自身的热收缩现象，纤维与基体之间的??结合界面并不连续（如图３．５中箭头处），有微裂痕的存在，达些微裂痕使得纤??维与基体之间的结合强度较差
【参考文献】：
期刊论文
[1]热压温度对纳米粘土增强炭/炭复合材料结构和性能的影响[J]. 孔垂周,高晓晴,郭全贵,宋进仁,杨禹. 新型炭材料. 2015(05)
[2]Activated carbon coated palygorskite as adsorbent by activation and its adsorption for methylene blue[J]. Xianlong Zhang,Liping Cheng,Xueping Wu,Yingzhao Tang,Yucheng Wu. Journal of Environmental Sciences. 2015(07)
[3]凹凸棒石/炭对低浓度亚甲基蓝的吸附性能（英文）[J]. 吴雪平,徐艳青,张先龙,吴玉程,高鹏. 新型炭材料. 2015(01)
[4]炭/炭复合材料表面熔盐反应制备TiC涂层及其性能研究[J]. 吕品,肖志超,张永辉,赵松,苏君明. 炭素技术. 2014(03)
[5]埃洛石的命名、结构、形貌和卷曲机制[J]. 牛继南,强颖怀,王春阳,李祥,周一浩,商翔宇,庄全超. 矿物学报. 2014(01)
[6]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)
[7]生物质碳源对凹凸棒石有机改性及其吸附性能的影响[J]. 徐艳青,吴雪平,刘存,高鹏,张先龙. 化学反应工程与工艺. 2013(02)
[8]ZrB2-SiC超高温陶瓷涂层的抗烧蚀性能研究[J]. 周海军,张翔宇,高乐,胡建宝,吴斌,董绍明. 无机材料学报. 2013(03)
[9]热模压石墨生坯焙烧过程中的膨胀机理[J]. 张灿,路贵民,于建国. 新型炭材料. 2011(06)
[10]中间层厚度对LAS玻璃陶瓷与C/C复合材料连接强度的影响[J]. 任晓斌,李贺军,卢锦花,郭领军,王杰,宋忻睿. 无机材料学报. 2011(08)
博士论文
[1]SRM喉衬用炭/炭复合材料烧蚀性能研究[D]. 尹健.中南大学 2007
[2]苏皖凹凸棒石粘土纳米尺度矿物学及地球化学[D]. 陈天虎.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]炭/炭复合材料生物相容性研究[D]. 刘勇.中南大学 2008
[2]炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D]. 吴凤秋.中南大学 2002
本文编号：3527192
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3527192.html
