炭-炭-陶瓷-炭多元復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、炭/炭復(fù)合材料性能開發(fā)具有重要的意義。本文采用纖維狀粘土與纖維素水熱制備粘土/炭復(fù)合材料，將制備的粘土/炭復(fù)合材料作為添加劑摻雜引入炭/炭復(fù)合材料中，以此達到提升炭/炭復(fù)合材料力學(xué)性能和抗氧化性能的目的。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以纖維素和凹凸棒石為原料，水熱制備凹凸棒石/炭(PG/C)納米復(fù)合材料。采用浸漬-碳化工藝在炭/炭復(fù)合材料中引入PG/C作為添加劑，一步熱壓對材料最終成型，原位獲得炭/炭-陶瓷/炭復(fù)合材料。研究了添加

2、PG/C對C/C力學(xué)性能和抗氧化性能的影響。結(jié)果表明:PG/C在熱壓過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轭B輝石陶瓷/炭，陶瓷/炭通過“填充”、“橋聯(lián)”起增強作用，陶瓷表面負載納米炭層有效避免了陶瓷與基體炭間弱結(jié)合的產(chǎn)生，進一步促進了力學(xué)性能的提高，使得炭/炭復(fù)合材料抗彎強度提升了34～45％，彎曲模量提升了27～42％。同時陶瓷/炭在基體中的原位生成一定程度上減緩了氧化過程，提高了材料的抗氧化性，1000℃熱重分析條件下質(zhì)量損失降低12～18％。
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3、2)采用纖維狀海泡石和管狀埃洛石與纖維素水熱分別制備海泡石/炭和埃洛石/炭復(fù)合材料，并以此作為添加劑熱壓制備炭/炭-陶瓷/炭復(fù)合材料，研究材料力學(xué)性能和抗氧化性能。結(jié)果表明埃洛石在熱處理過程中轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3、非晶SiO2。埃洛石/炭熱處理中原位轉(zhuǎn)化成的陶瓷/炭通過一維納米結(jié)構(gòu)彌補炭/炭復(fù)合材料中的缺陷，使材料抗彎強度提升73～45％，彎曲模量提升152～179％。陶瓷/炭的生成減少炭材料的氧化活性位點并減緩氧化速度，使得炭/炭復(fù)合

4、材料的氧化質(zhì)量損失炭降低至34～48％。海泡石/炭基于同樣機理使炭/炭復(fù)合材料彎曲強度和模量分別提升64～45％與97～118％，氧化質(zhì)量損失降低至53～58％。埃洛石/炭和海泡石/炭的添加對于炭/炭性能有類似添加凹凸棒石/炭的提高。
　　(3)以添加埃洛石/炭制備的炭/炭-陶瓷/炭為研究對象，改變熱壓過程中的壓力和添加埃洛石/炭的含量，確定最佳工藝參數(shù)。結(jié)果表明，最佳熱壓壓力為30Mpa。初步推測是壓力改變了材料的各組分自身結(jié)構(gòu)