酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能

发布时间：2025-01-15 18:10

　　 为考察纳米孔径的酚醛树脂基泡沫碳材料的烧蚀与隔热性能,以酚醛树脂为碳源,环戊烷为发泡剂,吐温80为表面活性剂,对甲苯磺酸为固化剂,采用发泡固化碳化工艺制备了低密度泡沫碳材料。所制备的泡沫碳材料密度为0. 3 g/cm³,压缩强度达到了11. 7 MPa。采用LFA457激光导热仪考察了泡沫碳材料在不同温度下（25、200、400、600℃）的导热性能,25℃下热导率为0. 141 W/（m·K）,600℃下热导率为0. 344 W/（m·K）;通过氧乙炔试验（30 s/60 s）对泡沫碳材料与C/C复合材料在同样的气流条件下隔热性能进行了比较,在材料正面烧蚀峰值温度泡沫碳材料比C/C复合材料高出约400℃的情况下,背面峰值温度比C/C复合材料仍低出150℃;通过氧乙炔试验考察泡沫碳材料的抗烧蚀性能,氧乙炔烧蚀60 s的线烧蚀率为0. 031 mm/s。试验结果证明低密度的泡沫碳材料同时具备优异的隔热与高温抗烧蚀性能。

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【部分图文】：

图2 泡沫碳材料的压缩力-位移曲线

泡沫碳材料的压缩过程主要分为两个过程：首先依靠泡沫碳孔壁的弯曲强度和内部气体压力从而保持孔的基本形态；然后由于孔壁的破裂从而导致孔结构塌陷。当泡沫碳材料的位移与受力成线性相关时，说明孔结构分布较为均匀、同时泡孔壁的强度也较好，均匀的孔结构导致在材料受到压缩时产生的应力能够有效的分....

图3 不同温度下泡沫碳材料的热导率

图3为泡沫碳材料在不同温度下（25、200、400、600℃）的导热性能，25℃下热导率为0.141W/（m·K),600℃下热导率为0.344W/（m·K）。从图可知均随着温度上升，泡沫碳材料的热导率呈现近似线性增长。与泡沫碳材料多孔结构密切相关的为气相传热。气相传热主要由....

图4 泡沫碳材料的SEM图

气相传热主要由气体的对流传热与气体分子热传导组成。由图4可知，泡沫碳材料中孔径足够小，可以有效阻断材料中气体的对流传热。而由分子动力学理论可知气体分子热传导主要通过高动能分子与低动能分子相互碰撞从而传递能量。若泡沫碳中的孔径范围小于气体分子的平均自由程（一般均在纳米级范围内），气....

图5 氧乙炔烧蚀30 s后的泡沫碳表面宏观形貌

表3为氧乙炔隔热对比试验考核的结果，氧乙炔气流流量相等的情况下，C/C材料的正面峰值温度要比泡沫碳材料低400℃，这是由于泡沫碳材料对氧乙炔火焰热量的传输有明显的阻隔作用，因此导致热量积聚在材料表面。氧乙炔烧蚀30s情况下，C/C材料的正面峰值温度为1810℃，背壁峰值温度为....

本文编号：4027668