高性能纳米石墨块体的制备及性能研究

发布时间：2022-02-28 19:10

　　高性能石墨块体由于其具备特殊的高温力学性能、低的热膨胀系数以及良好的导电和导热性,使其在国防工业和特种材料领域扮演着不可或缺的角色。然而由于石墨其本身的层状结构,在外力作用下极易沿（002）晶面发生解离,使其制品的应用受到了很大限制。作者通过受到观察树干突节强化机制的启发,创造性地制备出一种晶格工程强化的高性能石墨块体,其主要方法就是将微量纳米金刚石粉体引入到天然石墨粉中,在烧结前期加压的过程中一小部分具有尖锐边缘的纳米金刚石颗粒被压入到石墨层内,在烧结后期纳米金刚石颗粒经相转变为纳米石墨洋葱,这些石墨洋葱如同膨胀螺栓一样把石墨片钉在一起,形成独特的“纳米疤痕”结构,赋予石墨块体杰出的力学性能。该增强机理类似于树干内部的凸起,使得石墨在（002）晶面上容易解离的现象被阻止。同时,石墨片之间的纳米金刚石颗粒的相转变可以显著降低石墨粉的烧结温度。作者主要探讨了复合粉体中纳米金刚石颗粒含量对石墨块体的显微结构和力学性能的影响;结果表明当复合粉体中纳米金刚石含量为20 wt%时,烧结后的石墨块体的抗弯强度与DS-4型商业石墨的抗弯强度相当。其体积密度和抗弯强度分别为1.93 g/cm3,92 ... 

【文章来源】：海南大学海南省211工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 石墨概述
        1.1.1 石墨的晶体结构
        1.1.2 石墨的分类
        1.1.3 石墨的性质
        1.1.4 石墨的应用
    1.2 高性能石墨材料
        1.2.1 原料的选取
        1.2.2 高性能石墨材料的制备方法
        1.2.3 高性能石墨材料的研究现状
    1.3 论文选题和研究内容以及意义
        1.3.1 论文选题依据
        1.3.2 论文研究内容
        1.3.3 论文研究意义
2 超细石墨粉掺杂纳米金刚石制备高性能石墨块体
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 实验方案
        2.2.2 实验工艺
    2.3 石墨块体的性能表征
        2.3.1 体积密度表征
        2.3.2 X射线衍射表征
        2.3.3 拉曼光谱表征
        2.3.4 扫面电子显微镜表征
        2.3.5 透射电子显微镜表征
        2.3.6 纳米压痕表征
        2.3.7 抗弯强度表征
        2.3.8 有限元模拟
        2.3.9 原位透射电子显微镜表征
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 显微结构分析
        2.4.2 烧结机理分析
        2.4.3 力学性能分析
    2.5 本章小结
3 纳米金刚石掺杂碳纳米管制备高性能石墨块体
    3.1 实验材料
        3.1.1 实验原料
        3.1.2 实验设备
    3.2 实验方法
        3.2.1 实验方案
        3.2.2 实验工艺
    3.3 石墨块体的性能表征
        3.3.1 体积密度表征
        3.3.2 X射线衍射表征
        3.3.3 拉曼光谱表征
        3.3.4 扫面电子显微镜表征
        3.3.5 透射电子显微镜表征
        3.3.6 纳米压痕表征
        3.3.7 抗弯强度表征
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 体积密度分析
        3.4.2 显微结构分析
        3.4.3 烧结机理分析
        3.4.4 机械性能分析
    3.5 本章小结
4 总结
    4.1 结论
    4.2 论文创新点
    4.3 论文不足之处
参考文献
附录 (在读期间科研成果)
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤沥青改性中间相炭微球制备高密高强石墨的研究[J]. 刘洪波,秦冬杰,陈惠,刘金平,杨程,侯冬冬.  湖南大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]二次粉料配料制备高强高密石墨材料的研究[J]. 何成林,杨遂运.  炭素技术. 2017(01)
[3]反应烧结制备碳化硅增强石墨复合材料及其性能[J]. 韩永军,李青彬,燕青芝,唐睿.  新型炭材料. 2015(01)
[4]热压烧结制备SiC增强石墨复合材料及其性能[J]. 韩永军,燕青芝.  复合材料学报. 2015(05)
[5]等静压高强高密石墨制品的研制[J]. 王晓影,邱庭举.  炭素技术. 2013(03)
[6]等静压石墨的生产工艺、主要用途和国内市场分析[J]. 黄四信,何永康,马历乔.  炭素技术. 2010(05)
[7]细粒石墨材料的热压制备[J]. 邓念,袁观明,别望望,董志军,张贵萍,赵杰,李轩科.  武汉科技大学学报. 2010(04)
[8]炭-石墨多孔材料制备工艺中的逾渗研究[J]. 王启立,胡亚非,何敏.  润滑与密封. 2009(11)
[9]超细粉制备高密高强炭素材料[J]. 夏立博,陈建,李春林,张伟,余霞,冯勇祥,李培德.  炭素. 2008(04)
[10]高强高密石墨材料的制备研究现状[J]. 夏立博,陈建,李春林,冯勇祥,李培德,张伟,孙佼,田建华.  炭素技术. 2008(06)

博士论文
[1]高强石墨基复合材料的低成本制备与性能研究[D]. 韩永军.北京科技大学 2015
[2]石墨多孔介质成孔逾渗机理及渗透率研究[D]. 王启立.中国矿业大学 2011

硕士论文
[1]沥青中间相炭微球制备高密高强石墨的工艺与性能研究[D]. 秦冬杰.湖南大学 2016
[2]核石墨用黏结剂煤沥青的改性研究[D]. 史武超.华东师范大学 2014
[3]单晶硅炉用高密高强炭石墨材料的制备[D]. 白德旭.湖南大学 2014
[4]高密度石墨增密工艺及机理的研究[D]. 狄成瑞.山东大学 2012
[5]C/C复合材料浸渍用基体前驱体煤沥青的研究[D]. 沈益顺.中南大学 2008
[6]无粘结剂炭材料制备及其性能的研究[D]. 肖勇.湖南大学 2007



本文编号：3645419