热处理纤维增强碳基复合材料的力学性能和抗氧化性能

发布时间：2024-11-03 01:50

　　 以不同温度热处理纤维为增强体,以酚醛树脂为碳基体先驱体,利用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备碳纤维增强碳基(C/C)复合材料。微观形貌观察发现纤维热处理能够改变C/C多孔体(经过一次裂解后)的孔隙尺寸和分布模式。力学性能测试发现,随着热处理温度提高,C/C复合材料的力学性能不断提高,对纤维进行1200℃热处理后,C/C弯曲强度和层间剪切强度分别提高了1.58倍和1.21倍,同时失效模式由脆性断裂转变为假塑性断裂。抗氧化性能研究发现,600℃热处理纤维增强材料的抗氧化性能提升,而更高温度的纤维热处理导致材料抗氧化性能下降。C/C复合材料性能变化的主要原因是热处理降低纤维表面的反应活性,使得C/C获得结合适宜的纤维/基体界面。

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【部分图文】：

采用平纹编织的T300碳纤维(0/90°编织，日本东丽公司生产)，将原始纤维布裁剪为模具大小尺寸后置于高温石墨炉中，然后高温炉加热至设定温度后在氮气氛围保持60min进行热处理，热处理温度分别为600、1200和1500℃，保温结束后随炉冷却取出纤维布，将这些纤维布在酚醛树脂溶....

利用万能力学试验机，采用三点弯曲法分别对复合材料的弯曲强度和层间剪切强度进行测试。图2所示为三点弯曲测试的样品示意图和受力分析。图2(a)中P为试样所受载荷，L为跨距，b为试样宽度，d为试样厚度。取1/4样品进行受力分析(见图2(b))，其中?为最大弯曲应力，?为最大层间剪切应力....

图3所示为致密化前后材料的孔隙率变化。可以看到经过第一次PIP工艺后，未处理纤维增强复合材料的孔隙率为15.4%。而经600℃热处理后，孔隙率略有下降(13.3%)，更高温度的热处理明显导致材料的孔隙率增大，1500℃热处理纤维增强材料的孔隙率为24.3%，是未处理纤维增强材料的....

图4所示为不同温度热处理纤维增强复合材料经1次和6次PIP致密化后的微观形貌，观察发现热处理温度对材料微观形貌产生了显著影响。由图4(a)可以看出，600℃热处理纤维增强材料经过1次PIP后，在经向纤维束内分布着很多规则的贯穿裂纹，同时纬向纤维束和经向纤维束的界面处分布着脱层裂纹....

本文编号：4010493