碳纤维压缩性能与结构相关性

发布时间：2022-12-07 22:12

　　国内进一步明确了新一代高强高模碳纤维的概念,为了保证碳纤维复合材料的抗压性能,探讨碳纤维的结构与压缩性能的相关性有着重要的意义。本论文以此为目标,比较了这五种不同碳纤维微观形貌、表面化学结构、晶体结构和界面性能的差异,通过拉伸回弹法测定碳纤维纵向压缩强度,设计了丝束压缩测试工装和试样制备模具,分析了不同碳纤维微观形貌、化学结构、晶体结构和界面性能的差异对纵向压缩性能的影响。研究结果表明:1)碳纤维表面规则度和椭圆度越接近于1,碳纤维的压缩强度越大。2)碳纤维半峰宽与碳纤维压缩强度成反比,R值对压缩强度的影响还不明确。3)碳纤维压缩强度与晶面间距d002成反比,与微晶尺寸La、择优取向度成正比。4)孔隙率对压缩强度的影响还不明确。孔隙率较小时,孔洞缺陷对拉伸强度的影响更大,压拉比增加;孔隙率较大时孔洞缺陷对压缩强度的影响大,压拉比减小。5)单丝压缩强度受碳纤维表面能的影响是很有限的,在一定范围内,碳纤维表面物理结构（表面沟槽、孔隙等）对表面能的非极性分量有着很大的影响。 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 碳纤维的发展现状及应用
    1.2 碳纤维纵向压缩性能的研究现状
        1.2.1 直接测量法
        1.2.2 拉伸回弹法
        1.2.3 弯曲梁法
        1.2.4 微力压缩测试
    1.3 碳纤维结构表征
        1.3.1 碳纤维的生产制备
        1.3.2 碳纤维的基本结构
        1.3.3 碳纤维微观形貌表征
        1.3.4 碳纤维化学结构表征
        1.3.5 碳纤维晶体结构表征
        1.3.6 碳纤维界面性能表征
    1.4 课题研究背景与意义
    1.5 课题研究的内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料、试剂及仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验仪器
    2.2 碳纤维的前处理
    2.3 碳纤维的结构表征
        2.3.1 碳纤维密度测试
        2.3.2 扫描电子显微镜测试
        2.3.3 拉曼光谱测试
        2.3.4 X-射线衍射(XRD)测试
        2.3.5 动态接触角测试
    2.4 力学性能测试
        2.4.1 碳纤维复丝拉伸强度和模量测试
        2.4.2 单丝碳纤维拉伸、压缩测试
        2.4.3 碳纤维复丝压缩测试
第三章 结果与讨论
    3.1 不同碳纤维微观形貌对压缩强度的影响
        3.1.1 引言
        3.1.2 表面物理形貌分析
        3.1.3 表面物理结构定量分析
        3.1.4 微观形貌与压缩强度相关性分析
    3.2 不同碳纤维表面化学结构对压缩强度的影响
        3.2.1 引言
        3.2.2 表面化学结构分析
        3.2.3 表面化学结构与压缩强度相关性分析
    3.3 不同碳纤维晶体结构对压缩强度的影响
        3.3.1 引言
        3.3.2 碳纤维晶体结构分析
        3.3.3 碳纤维晶体结构与压缩强度相关性分析
    3.4 不同碳纤维界面性能对压缩强度的影响
        3.4.1 引言
        3.4.2 表面界面性能分析
        3.4.3 碳纤维界面性能与压缩强度相关性分析
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
研究成果
作者简介
导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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[9]高性能PAN基碳纤维微观结构与力学性能相关性研究[D]. 谭婷婷.山东大学 2013
[10]拉曼光谱研究碳纤维的微观结构和性能[D]. 石彦平.东华大学 2011



本文编号：3712958