当前位置:主页 > 硕博论文 > 工程硕士论文 >

T800级碳纤维及石墨纤维微观结构的表征与性能分析

发布时间:2018-01-15 10:43

  本文关键词:T800级碳纤维及石墨纤维微观结构的表征与性能分析 出处:《西南科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 碳纤维 微观结构 均质化程度 力学性能


【摘要】:高性能碳纤维具有轻质高强、超高模量及低热膨胀系数等优点,是航天航空领域的关键材料,在国防经济建设中有着广泛用途。本文采用扫描电镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及原子力显微镜(AFM)分别对三种高强系列碳纤维、三种高模系列石墨纤维的形貌、晶体结构、皮芯结构和相对硬度等微观结构进行了综合研究。提出了一种用于拉曼光谱和透射电镜测试的碳纤维截面(剖面)样品的制备方法,并着重利用拉曼光谱对日本东丽T800S及两种国产T800级碳纤维的径向、轴向及赤道方向均质化程度进行了表征分析,同时,结合TEM对三者的皮芯结构进行了研究,以期为我国高性能碳纤维的生产提供一定理论参考。SEM结果表明:东丽T800S的表面光滑,两种国产T800级碳纤维表面存在沿轴向取向性较好的沟槽,三者截面呈近圆形,其中东丽T800S截面圆度最高。三种高模系列石墨纤维表面沟槽比高强系列碳纤维深,且截面圆度比高强系列低,表面光滑度和圆度从大到小的顺序均为P311FCCM46JCCM40J,说明P311F石墨纤维的表面结构最致密,推测其石墨化温度最高。Raman光谱和TEM结果均表明,三种T800级碳纤维都存在一定的皮芯结构,JHT55的芯部直径约为1.60~1.78μm,而T800S和P278F的芯部直径均为1.13~1.60μm。此外,三种高强系列碳纤维皮层在赤道方向的也有一定的不均匀性,但东丽T800S整体的均一化程度远远优于两种国产碳纤维。三种高模系列石墨纤维的石墨化程度较高,从CCM40J到P311F,晶格条纹排列规整度增大,说明P311F石墨纤维接近理想石墨结构,拉伸模量较高。高强系列碳纤维中东丽T800S的微晶尺寸最大,且内部孔隙率低,这是其保持高强度的同时保持较高模量的重要原因。三种高模系列石墨纤维中,P311F石墨纤维的晶面间距d002最小,且三者的孔隙率从CCM40J、CCM46J到P311F依次降低。高强系列、高模系列碳纤维的硬度关系分别为:T800SP278FJHT55,P311FCCM46JCCM40J,与拉伸模量大小关系一致,表明用AFM表征碳纤维的硬度可在一定程度上反映其拉伸模量大小。碳纤维的宏观力学性能是由其微观结构综合决定的,表面光洁、细旦化、提高均质化程度、保留一定的非晶结构,有利于提高碳纤维强度;增大微晶尺寸、提高石墨层沿纤维轴的取向度、降低孔隙率,有利于提高石墨纤维的模量。
[Abstract]:High performance carbon fiber has high strength, high modulus and low thermal expansion coefficient and other advantages, is a key material in aerospace field, are widely used in the construction of national defense economy. In this paper, by using scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy (Raman), transmission electron microscopy (TEM), X ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) respectively on the three series of high-strength carbon fiber, morphology, three kinds of high modulus graphite fiber series, crystal structure, skin core structure and the relative hardness and microstructure have been studied. A method for carbon fiber Raman spectroscopy and transmission electron microscopy test section is presented (section) preparation method the sample, and focused on the use of Raman spectroscopy in radial Japan Dongli T800S and two kinds of domestic T800 carbon fiber, axial and equatorial direction homogenization degree are analyzed, at the same time, combined with the skin core structure of three TEM were studied, in order for me The high performance carbon fiber production and provide a theoretical reference.SEM the results showed that the surface of Dongli T800S smooth, two kinds of surface made of T800 carbon fiber has good axial orientation along the trench, the three section is nearly circular, with the Dongli T800S circle section is the highest. Three series of high modulus graphite fiber surface groove than high strength a series of carbon fiber, and the section roundness ratio high strength low, surface smoothness and roundness of order from large to small was P311FCCM46JCCM40J, indicating the surface structure of P311F graphite fiber is the most dense, that the highest graphitization temperature.Raman spectra and TEM results showed that three kinds of T800 carbon fiber has skin core the structure of the JHT55 core diameter is about 1.60~1.78 m, and T800S and P278F core diameter of 1.13~1.60 M. in the three series of high strength carbon fiber cortex in the equatorial direction also has a certain uniformity, but Dongli T800S homogenization overall is much better than that of two kinds of carbon fiber. Three kinds of high modulus graphite fiber series high graphitization degree, from CCM40J to P311F, lattice fringe ordered degree increases, indicating that P311F is close to the ideal structure of graphite graphite fiber, the tensile modulus is higher. The crystallite size of high strength carbon fiber series of Middle East Li T800S the maximum, and this is the low porosity, high strength and high modulus. The main reason of the three series of high modulus graphite fiber, P311F graphite fiber spacing D002 minimum, and the three porosity from CCM40J, CCM46J to P311F. In order to reduce the high strength and high modulus carbon fiber series, series of the relationship between hardness were: T800SP278FJHT55, P311FCCM46JCCM40J, and the tensile modulus size consistent, characterized by AFM showed that the hardness of carbon fiber can to some extent reflect the tensile modulus of carbon fiber size. The macro mechanical performance is decided by its microscopic structure, smooth surface, fine denier, improve the homogenization degree, retained amorphous structure, is conducive to enhance the strength of carbon fiber; increasing the crystallite size, improve the graphite layer along the fiber axis orientation degree, reduce the porosity can improve graphite fiber modulus.

【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ342.74

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 贺福,赵建国,王润娥;回顾与展望我国的碳纤维工业[J];化工进展;2000年05期

2 沃西源;国内外几种碳纤维性能比较及初步分析[J];高科技纤维与应用;2000年02期

3 钱水林;;碳纤维表面处理技术探讨[J];合成纤维;2008年11期

4 鲁学林;王钧;徐任信;张联盟;;碳纤维导电纸及其复合材料的开发与应用[J];高科技纤维与应用;2008年04期

5 ;一种在碳纤维表面制备碳化硅涂层的方法[J];高科技纤维与应用;2009年05期

6 马刚峰;徐泽夕;常青;王新欣;刘书铖;;碳纤维上浆剂的开发和研究进展[J];现代纺织技术;2012年05期

7 周军锋;姜术丹;司彦斌;邹鑫;张颖;刘文;;造纸用碳纤维专利技术现状与发展趋势[J];国际造纸;2012年05期

8 李一;聂俊辉;李楠;柳学全;贾成厂;;镍覆膜碳纤维的制备与性能研究[J];功能材料;2012年13期

9 李艳;徐卫平;张兴龙;;碳纤维表面处理的研究进展[J];化纤与纺织技术;2013年03期

10 何秉柽;国内碳纤维研究概况[J];玻璃钢;1984年02期

相关会议论文 前10条

1 姚江薇;于伟东;;碳纤维断面结构观察[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年

2 于伟东;姚江薇;;碳纤维的表面处理及其时间效应[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年

3 陈发桥;王继辉;冀运东;张彦文;;碳纤维表面处理对聚合物基复合材料电性能的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年

4 张淑斌;刘福杰;王浩静;孟令瑶;;等离子体技术在碳纤维表面处理中的应用[A];第17届全国复合材料学术会议(纳米复合材料与界面分论坛)论文集[C];2012年

5 李灵聪;王丽丽;于运花;杨小平;;碳纤维表面性质及其环氧树脂基复合材料湿热性能研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题L:高性能树脂[C];2013年

6 冀克俭;张以河;汪信;张复涛;张银生;;碳纤维的臭氧表面处理及其XPS表征[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年

7 齐志军;孙浩;李健卓;;碳纤维气相表面处理的方法[A];低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C];2010年

8 张美云;钟林新;刘正伟;;碳纤维表面氧化改性的研究[A];中国造纸学会第十三届学术年会论文集(下)[C];2008年

9 马金瑞;赵龙;李敏;张佐光;;几种碳纤维表面能差异性研究[A];第17届全国复合材料学术会议(纳米复合材料与界面分论坛)论文集[C];2012年

10 王慧;林群芳;周晓东;;可针对不同性质基体自适应构建强相互作用的碳纤维表面改性方法[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集(下册)[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 柴英新;碳纤维补强加固混凝土结构有较长安全寿命[N];中国建材报;2007年

2 陈金昌 钟雪华 金灿华;碳纤维结构加固技术在旧房改建中的应用[N];中华建筑报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 范大鹏;临界条件下碳纤维表面清洗及氧化的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 李素敏;结构—储能型碳纤维/环氧树脂基复合材料的制备及性能研究[D];江苏大学;2015年

3 刘志高;氯化锌活化木材液化物碳纤维孔形成历程与吸附特性[D];北京林业大学;2016年

4 王宇威;重氮反应修饰碳纤维表面及其复合材料界面性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 武光顺;碳纤维表面纳米结构修饰及其MPSR复合材料性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

6 马丽春;碳纤维表面化学修饰及其复合材料界面性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

7 吴波;聚丙烯腈基碳纤维的表面修饰及复合性能研究[D];天津工业大学;2017年

8 郭慧;碳纤维表面能、表面粗糙度及化学组成的表征[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 张建辉;竹材液化物碳纤维的制备、结构与性能表征[D];北京林业大学;2011年

10 喻冬秀;包覆型短碳纤维的制备和电磁性能的研究[D];华南理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 宋兴来;高温高压氨水改性碳纤维的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

2 范大鹏;超临界二氧化碳对碳纤维的表面处理[D];哈尔滨工业大学;2006年

3 林枫;缺陷损伤对碳纤维的强度以及模量的影响[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 杨波;碳纤维布增强C_f/Al复合材料的制备与性能研究[D];昆明理工大学;2015年

5 庄严;碳纤维表面改性的研究[D];昆明理工大学;2015年

6 尚国秀;碳纤维水泥基复合材料纤维分散性及导电性能试验研究[D];郑州大学;2015年

7 张夏明;酚醛树脂表面改性碳纤维界面行为与炭化工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 王梓桥;碳纤维表面BAPPO改性及其复合材料界面耐原子氧性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 陈丽;碳纤维微观结构表征与性能分析[D];西南科技大学;2015年

10 赵亮;硼系催化剂对碳纤维结构和性能的影响[D];北京化工大学;2015年



本文编号:1428014

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/1428014.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户6825e***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com