热处理温度对高导热3D C/C复合材料性能的影响

Abstract

通过化学气相渗透和前驱体浸渍裂解复合工艺对三向碳纤维织物进行致密化，获得密度为1.95 g/cm3的高导热3D C/C复合材料。利用SEM，XRD，导热系数测试，线膨胀系数测试和三点弯曲实验，研究2350，2550，2850℃不同热处理温度对3D C/C复合材料微观形貌、结构、导热系数、线膨胀系数和弯曲性能的影响。结果表明：随着热处理温度的升高，中间相沥青基碳纤维石墨片层结构更加明显，均匀包裹在碳纤维周围的热解碳片层排列的有序度提高，且片层之间排列更加致密；3D C/C复合材料的石墨化度和导热系数提高；在测试温度250~1400℃区间，线膨胀系数随着测试温度的升高略微增大，不同热处理温度后的3D C/C复合材料线膨胀系数均在-1×10-6~2×10-6℃-1，表现出良好的'零膨胀性'。此外，当热处理温度升高，3D C/C复合材料的碳纤维与基体的结合减弱，导致材料的弯曲强度和弯曲模量降低，2850℃高温热处理后的材料弯曲断裂面出现大量长纤维拔出，总体来说，3种不同热处理温度后的断裂均表现出'假塑性'断裂特征。