谢志勇
,
黄启忠
,
苏哲安
,
张福勤
,
黄伯云
无机材料学报
用液化石油气作碳源、炭毡作增强体,在坯体中埋置导电层诱导产生温度场和电磁场梯度,在自行设计的多元耦合物理场CVI炉中制备C/C复合材料,用偏光显微镜观察热解炭的显微结构,用XRD表征了材料的石墨化度和微晶尺寸等结构参数,所有样品均为一次性沉积所得,其增密曲线是采用把坯体密度与在线电阻进行拟合所得.研究了沉积温度、碳源气体分压对增密速度和材料结构的影响;并对物理场的耦合机理和热解炭的沉积机理作了探讨.研究表明,多元耦合物理场CVI工艺增密速度快,沉积20h,试样的密度达到1.71g/cm3;除了能获得中等织构的光滑层(SL)和带状结构的热解炭,还可获得高织构的粗糙层结构(RL)热解炭,在2300℃、2h热处理后,其石墨化度达到77%以上.
关键词:
耦合物理场CVI
,
carbob/carbon composites
,
rapid densifi-cation
,
microstructure
,
deposition mechanism
张福勤
,
黄伯云
,
黄启忠
,
熊翔
功能材料
采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种炭布叠层/粗糙层结构热解炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了二者之间的定量数学模型,并运用声子导热机制对其机理进行了探讨.结果表明,复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的2倍,但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高,两个方向导热系数与石墨化度之间关系可分别表示为:λ=31.22+8.62exp(g/27.10)及λ=6.08+8.92exp(g/33.99).
关键词:
炭布叠层
,
热解炭
,
C/C复合材料
,
石墨化度
,
导热系数
巩前明
,
黄启忠
,
黄伯云
,
吴凤秋
,
陈腾飞
,
张福勤
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2002.02.006
将武钢中温沥青和太钢高温沥青在不同压力下炭化,进一步对所得沥青焦进行了高温热处理;利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜观察所得沥青焦形貌.结果表明:低压炭化时,沥青焦体积密度小,疏松、多大孔,主要为流线区域型各向异性结构;高压炭化时,沥青焦体积密度明显变大,孔变小且均匀分布,主要为小区域型和细镶嵌型各向异性显微结构.考察了不同炭化压力对浸渍增密航空刹车用C/C复合材料的增密效率的影响,结果显示,对整个沥青而言的宏观残炭率明显高于只针对样品而言的实际残炭率,因此有必要进行高压浸渍/炭化实现快速增密.利用XRD和显微硬度测试仪检测了不同炭化压力所得沥青焦热处理后的石墨化度和显微硬度,发现高压下形成的沥青炭更难于石墨化,但石墨化度与显微硬度和热处理后的粗糙层(RL)CVD炭有较好的可比性.
关键词:
沥青
,
炭化
,
石墨化
,
浸渍
,
C/C复合材料
,
结构
张福勤
,
黄启忠
,
黄伯云
,
熊翔
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2003.09.005
采用脉冲激光闪光法和XRD,分析了一种中间相沥青基短炭纤维/树脂炭复合材料的导热系数与石墨化度之间的关系,建立了两者之间的定量数学模型,并运用声子导热机制对其机理进行了探讨.结果表明,复合材料在平行于层面方向的室温导热系数约为垂直方向的6倍,但均随石墨化度的升高、石墨微晶尺寸的增大而逐渐升高,两个方向导热系数λ与石墨化度g之间关系分别符合公式:λ=53.78+0.28exp(g/13.75)及λ=4.95+0.94exp(g/25.22).
关键词:
树脂炭
,
C/C复合材料
,
石墨化度
,
导热系数
陈腾飞
,
黄伯云
,
廖寄乔
,
刘根山
,
张福勤
功能材料
利用SEM观察了3种PAN基炭纤维(TX-63、T300、T700)热处理前和经不同温度热处理后的表面形貌,并测试了其石墨化度、L.和d002值,以研究热处理温度对发纤维表面和内部微观结构的影响.结果表明:TX-3、T300炭纤维表面本身有不规则沟槽、凸起和缺陷等,T700炭纤维表面比较圆滑,随着热处理温度升高,PAN基发纤维的表面形貌发生明显的变化,尤其是2700℃处理后炭纤维表面的褶皱相对较浅而小;石墨化度与Lc随热处理温度升高而增大,d002值则呈减小趋势,说明热处理温度对炭纤维的表面和内部结构有显著影响.
关键词:
PAN基炭纤维
,
热处理
,
表面微观结构
,
石墨化度
张福勤
,
黄启忠
,
邹林华
,
黄伯云
,
熊翔
,
张传福
无机材料学报
采用TEM表征结构、喇曼光谱表征石墨化度,研究了C/C复合材料中典型粗糙层(RL)和光滑层(SL)结构热解炭生长特征及其与可石墨化性之间的对应关系.结果表明,RL为层状结构,片层呈平直形状,有明显的锥状生长特征,同一锥面中石墨微晶c轴的取向基本相同,相邻锥面中的相差一个小角度,SL没有明显的生长特征;RL比SL结构热解炭容易石墨化,经2400℃石墨化处理后,两者(002)衍射弧宽度分别为39°和66°,对应的石墨化度分别为87.6％和25.6％.提出了一种RL结构热解炭锥状生长结构模型.
关键词:
热解炭
,
transmission electron microscopy
,
Raman spectroscopy
,
structure
谢志勇
,
黄启忠
,
苏哲安
,
张福勤
,
高莹
,
黄伯云
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2005.02.013
采用自行设计的化学气相渗(CVI)炉以炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,进而达到坯体的快速增密.研究了沉积温度为800 ℃～1 000 ℃,系统压力0.1 kPa～15.0 kPa条件下,分别使用石油液化气和丙烯作碳源时对增密速度和沉积热解炭结构的影响;借助偏光显微镜考察了沉积炭的组织结构;用X射线衍射表征了C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸.研究表明:初始密度为0.2 g/cm3,尺寸为260 mm×60 mm×20 mm的炭毡坯体沉积20 h,经过工艺优化,石油液化气可使坯体增密到1.7 g/cm3以上,丙烯可使坯体增密到1.6 g/cm3以上;两种碳源沉积所获材料的晶体有序度均随沉积温度的升高和系统压力的降低而升高,其中石油液化气在较高温度(990 ℃)、较低压力(0.1 kPa)下能沉积出织构更高的结构一致的粗糙层结构热解炭;说明不同活化能的复合碳源气体可以发挥与其他物理场梯度的协同耦合作用,有利于提高沉积速度和热解炭的织构.
关键词:
多元耦合物理场
,
化学气相渗
,
炭/炭复合材料
,
组织结构
,
快速增密
,
碳源气体
张福勤
,
黄启忠
,
黄伯云
,
巩前明
,
陈腾飞
,
熊翔
无机材料学报
采用显微激光喇曼光谱及XRD测量、表征了C/C复合材料中炭纤维、沥青炭及CVD热解炭经不同温度石墨化处理后的结构参数.结果表明:在3种炭材料的喇曼图谱上都有2个散射强度峰-D峰和G峰,峰位分别位于喇曼位移约1333及1584cm-1处,随石墨化处理温度改变,2峰峰位没有变化,但2峰相对强度却发生变化.将D峰相对于G峰的强度R的倒数R-1与XRD法得到的石墨化度g比照,发现2者存在一一对应关系,符合公式:g=1-exp[-2.11(R-1-0.34)].
关键词:
C/C复合材料
,
graphitization degree
,
laser Raman microspectroscopy
,
XRD
张福勤
,
黄启忠
,
黄伯云
,
巩前明
,
陈腾飞
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2001.02.010
研究了五种具有二维及准二维结构的炭/炭复合材料在不同石墨化度下各自的电阻率的变化，分析了引起这些变化的原因。结果表明，在所研究的石墨化度范围内，随着石墨化度的升高，材料的电阻率都呈下降的趋势，且电阻率ρ随石墨化度g的变化符合线性关系ρ=a*g+b，线性相关系数的绝对值大于99?%。但对于不同的材料，公式中参数a、b的取值不同。影响a、b值大小的因素主要有复合材料的结构和表观密度：具有类似结构的两种复合材料，两者的a值相等；复合材料的表观密度越高，则其a的绝对值、b值越小，亦即：在石墨化度相同时，表观密度较高的材料导电性能较好；由于石墨化度的升高对其导电性能的提高较少，故导电性能对石墨化度的敏感程度较低。同时认为，由于电阻率测量的较高准确度和易操作性，电阻率可以作为一种间接测量和表征炭/炭复合材料石墨化程度的方法。
关键词:
炭/炭复合材料
,
XRD
,
石墨化度
,
电阻率
夏莉红
,
黄伯云
,
张福勤
,
黄启忠
,
王蕾
材料导报
详细叙述了C/C复合材料致密化制备技术及其在国内外的研究进展,分析评价了液相浸渍、传统化学气相渗透、改进传统化学气相渗透以及其它快速致密化技术的优缺点.液相浸溃工艺繁杂,需要多次反复浸溃.传统化学气相渗透工艺简单、易于操作,但周期过长,效率低.近年来出现的新型致密化工艺虽然大大缩短了制备周期,但大多只局限于实验室规模,存在着实用化和适应性问题.
关键词:
C/C复合材料
,
致密化
,
液相浸渍
,
化学气相渗透
