空气氧化处理的中间相沥青基炭 / 炭复合材料的组织和弯曲性能

doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00197

无机材料学报 ›› 2011, Vol. 26 ›› Issue (2): 197-202.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00197 CSTR: 32189.14.SP.J.1077.2011.00197

空气氧化处理的中间相沥青基炭 / 炭复合材料的组织和弯曲性能

李海亮 ,李贺军 ,卢锦花 ,李克智 ,姚栋嘉 ,吴恒

西北工业大学炭/炭复合材料研究所凝固技术国家重点实验室, 西安710072

收稿日期:2010-04-20 修回日期:2010-05-28 出版日期:2011-02-20 网络出版日期:2011-01-21
作者简介:李海亮(1984-), 男, 博士研究生.
基金资助:
国家自然科学基金(90716024);“111”引智工程项目(08040)

Microstructures and Bending Property of Mesophase Based C/C Composites withAir Oxidation Process

LI Hai-Liang, LI He-Jun, LU Jin-Hua, LI Ke-Zhi, YAO Dong-Jia, WU Heng

State Key Laboratory of Solidification Processing,Research Institute of Carbon/Carbon Composites ,Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China

Received:2010-04-20 Revised:2010-05-28 Published:2011-02-20 Online:2011-01-21
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (90716024); 111 Project (08040)

摘要/Abstract

摘要： 通过引入225℃空气氧化处理, 在较短周期内采用常压浸渍炭化工艺制备了中间相沥青基炭/炭复合材料. 采用偏光显微镜、万能力学试验机及扫描电镜等检测手段研究了炭/炭复合材料微观组织和弯曲力学性能. 研究结果表明, 225℃空气氧化处理后, 炭化收率显著提高, 经过四次常压浸渍-炭化循环后炭/炭复合材料密度达到了1.73g/cm³, 弯曲强度为152.39MPa, 比未经过空气氧化处理的试样提高了62.87%. 空气氧化处理制备的试样呈现典型的假塑性断裂特征, 而未经空气氧化处理制备的试样主要从层间断裂, 其弯曲强度较低. 通过偏光显微分析, 未经空气氧化处理的炭/炭复合材料组织大部分为小域组织, 只有少量的镶嵌型组织和广域组织, 而经过225℃空气氧化处理后的试样, 以广域型组织为主, 并在其间夹着流线型组织和小域组织.

关键词: 中间相沥青, 炭/炭复合材料, 组织

Abstract: Carbon-carbon composites werefabricated in short period by LPIC (low pressure impregnation carbonization) processwith 225℃ air oxidation using mesophase pitch as precursor. The microstructureswere observed by PLM (polarizingmicroscope ). The bending property and fracture surface were tested byuniversaltesting machineand S EM (scanningelectron microscope), respectively. The results show that the carbon yield isimproved remarkably with 225℃ air oxidation compared withthe samples without air-oxidation. After four cycles of LPIC, the density of C/Ccomposites reaches 1.73 g/cm³. Its bending property is 152.39MPa, which is increased62.87% compared with the samples without air oxidation process. It is concludedthat the C/C composites with air oxidation exhibit pseudo-plastic failure behavior and the sampleswithout air-oxidation rupture from interlays with low bending strength.The microstructures of C/C composites without air oxidation are mainlysmall domains with few mosaic and domain textures. Nevertheless, the composites with 225 ℃ air oxidationpresent domain textures mainly with small domain and flow domain.

Key words: mesophasepitch, C/C composites, microstructures

中图分类号:

TB332

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