热解碳含量对碳/碳-聚酰亚胺复合材料性能的影响

• 作者: 曾宏伟 李红 姚彧敏 杨敏 陶银萍 任慕苏 孙晋良
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 碳/碳-聚酰亚胺复合材料 热解碳 微观形貌 平均线膨胀系数 力学性能
• 年，卷（期）: 2023,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 148-154
• 页数: 6页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000017

摘要

通过化学气相渗透和浸渍-固化成型工艺制备碳/碳-聚酰亚胺复合材料。首先采用化学气相渗透法对碳毡进行热解碳的沉积，制得热解碳含量分别在7.33%（质量分数，下同），14.55%，22.00%的多孔碳/碳坯体，再经过特定的浸渍-固化工艺，依次制得碳/碳-聚酰亚胺复合材料P1，P2，P3以及未添加热解碳的对照组P0。通过SEM、线膨胀系数测试和力学性能测试，探究不同热解碳含量对碳/碳-聚酰亚胺复合材料微观形貌结构、平均线膨胀系数以及力学性能的影响。结果表明：在20~300℃的温度区间，P0，P1，P2，P3的XY向平均线膨胀系数在（0.67~0.79）×10-6℃-1之间，四组XY向平均线膨胀系数基本相当。P1，P2，P3的Z向平均线膨胀系数较P0依次降低41.6%，41.8%，24.1%，热解碳显著降低了材料的Z向平均线膨胀系数。P0，P1，P2，P3的XY向压缩强度依次是243.91，244.73，216.65，210.79 MPa，Z向压缩强度依次是269.22，258.80，246.68，219.20 MPa，P1压缩强度与P0相当。P0，P1，P2，P3的Z向弯曲强度依次是92.77，77.11，80.71，86.06 MPa。不同的热解碳含量对材料的力学性能影响不同，较低的热解碳含量基本保持了材料的压缩强度，而较高的热解碳含量可基本保持材料的弯曲强度。