聚丙烯腈基炭纤维的组织结构及力学性能

在不同温度下对聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)进行张力炭化处理并进行高温石墨化.研究结果表明:在炭化过程中,PAN-CF的拉伸强度在1400℃时达最大值,拉伸模量则随炭化温度的升高而增大;与炭化样品相比,PAN-CF石墨化后的拉伸强度减小,拉伸模量增大;随着炭化温度的升高,微晶c轴方向堆叠厚度Lc增大,层面间距d002减小; 炭化温度为1400℃时,PAN-CF在石墨化后,内部的炭颗粒排列得非常紧密,并且孔洞、裂纹、皮芯结构等缺陷很少;当炭化温度高于1400℃时,石墨化后PAN-CF内部有大量缺陷,使PAN-CF的拉伸强度大大降低.     

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。     

镧对呋喃树脂炭的催化石墨化

报道了镧对呋喃树脂炭的催化石墨化.把氯化镧均匀分散在呋喃树脂中,然后在180℃左右固化,600℃炭化;最后将含有镧的呋喃树脂炭于不同温度下进行热处理.采用X射线衍射分析仪考察镧对呋喃树脂炭的催化石墨化效果,通过Scherrer和Bragg方程分别计算石墨表观微晶尺寸(Lc)和(002)面的层间距(d002);采用扫描电子显微镜观察炭材料的形貌变化.结果表明镧对呋喃树脂炭具有明显的催化石墨化作用;呋喃树脂炭的石墨化度随镧含量的增加而增加,并随热处理温度的升高有明显变化.在2 400℃时,石墨化效果最好,最小d002值为0.336 0nm,相应的石墨化度为93%.炭的催化石墨化机理遵循碳化物分解和碳的熔解析出机理.     

活性炭纤维在热处理过程中的结构变化及电化学性能

对黏胶基、沥青基和聚丙烯腈基活性炭纤维这3种典型的活性炭纤维进行不同温度的热处理,热处理温度范围700～2 800℃,通过氮气吸附法、X射线衍射、元素分析和电阻率测试等分析方法详细考察了温度对活性炭纤维的孔隙结构、微晶结构、元素组成和电导率的影响,并研究其在无机体系和有机体系下作为超级电容器电极材料时电化学性能的变化。研究结果表明:活性炭纤维在经过热处理后,比表面积随着热处理温度的升高先增大后减小,当温度高于1 200℃时,炭纤维层间距不断减小,微晶尺寸逐渐增大,石墨化度有所提高,电导率逐渐增大,电容性能在一定温度热处理后得到较大提升。     

聚酰亚胺薄膜层叠体热处理过程中的结构演变

将双向拉伸PI薄膜,层叠后经800℃炭化所得样品在热压机中进行从2 500℃到2 800℃的高温石墨化处理制得了高定向石墨材料。借助SEM、XRD、四探针法等测试手段分析了PI薄膜层叠成型体在热处理过程中尺寸、传导性能、微观结构等的变化。结果表明石墨化处理后,样品径向增大,厚度减小;2 800℃处理后材料层间距接近单晶石墨的理论层间距,表现出了较高的石墨化程度,且具有高的取向性和传导性能,根据电阻率与热导率的相关公式推得其热导率为1 000 W/(m.K)～1600 W/(m.K).在整个热处理过程中,所生成的物质继承了原料分子的取向性。     

中温沥青炭的催化石墨化

将质量分数为0.05的H3BO3、BN、B4C粉末添加到中温沥青熔体中,经固化、炭化、2 300℃石墨化处理后,以XRD表征炭的结构,探讨了硼的不同化合物对沥青炭的催化石墨化效率,并分析其机理.结果表明,三种催化剂均能不同程度地提高沥青炭的石墨化度.其中,以B4C为最佳,能够得到100%的石墨结构;BN次之,提升石墨化幅度为28%;H3BO3最差,仅7.5%.硼的摩尔分数决定硼化合物催化作用的效率.     

3种煤沥青炭微观结构及其性能的对比研究

将高温煤沥青、中温煤沥青、浸渍剂沥青在常压下炭化,经2 300 ℃石墨化处理,制备3种煤沥青炭.利用扫描电子显微镜(SEM)观察煤沥青炭的显微结构;采用X射线衍射法(XRD)检测煤沥青炭的石墨化度;通过氮吸附法测定煤沥青炭的比表面积(SBET);采用热重(TG/DTG)分析手段测试并分析煤沥青炭的氧化性能.研究结果表明:煤沥青的族组分影响煤沥青炭的形貌,喹啉不溶物含量低有利于流线型结构的形成;高温煤沥青炭微观结构主要以流线型和镶嵌型为主,中温煤沥青炭和浸渍剂沥青炭以流线型为主,但浸渍剂沥青炭流线型结构取向性好;煤沥青炭中含有流线型结构越多,则其石墨化度越高,比表面积越低;煤沥青炭的氧化失重主要发生在700～900 ℃,浸渍剂沥青炭的抗氧化性能最好.     

细粒石墨材料的热压制备

以细粒石墨粉为原料、改质和高温煤沥青为黏结剂,采用热压成型工艺制备炭块,并对其进行炭化和石墨化处理后得到石墨块体.结果表明,随着热处理温度的上升,热压制备炭块的体积密度和电阻率发生了明显的变化,与改质沥青相比,以高残炭率沥青为黏结剂所制细粒石墨材料具有较高的体积密度和较低的电阻率;X射线衍射XRD和扫描电镜SEM分析表明,细粒石墨在块体材料中具有明显的取向性.     

细粒石墨材料的热压制备

以细粒石墨粉为原料、改质和高温煤沥青为黏结剂,采用热压成型工艺制备炭块,并对其进行炭化和石墨化处理后得到石墨块体。结果表明,随着热处理温度的上升,热压制备炭块的体积密度和电阻率发生了明显的变化,与改质沥青相比,以高残炭率沥青为黏结剂所制细粒石墨材料具有较高的体积密度和较低的电阻率;X射线衍射XRD和扫描电镜SEM分析表明,细粒石墨在块体材料中具有明显的取向性。     

中间相沥青原料对泡沫炭结构及性能的影响

考察了萘系和煤系中间相沥青原料对发泡工艺及石墨化泡沫炭结构及性能的影响.由于萘系中间相沥青比煤系中间相沥青的平均相对分子量低且分布宽,两者的最佳发泡条件分别为600℃/5 MPa、600℃/1.5 MPa.流线型域状结构及圆盘状分子结构的煤系中间相沥青易于得到高热导率、高压缩强度的泡沫炭,所制煤系中间相沥青泡沫炭的热导率和压缩强度分别为33.4 W/(m·K)、1.28 MPa.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

合金元素及热处理工艺对1000MPa级TRIP钢性能的影响

为了获得强度高(1 000 MPa)、塑性好的相变诱发塑性(TRIP)钢,通过拉伸实验、SEM、TEM和XRD等方法研究了合金元素及贝氏体等温温度对实验钢的影响.结果表明:随着等温温度的升高,强度先下降后上升.延伸率与强塑积都随着温度的升高先上升,在400℃出现峰值后下降.等温温度低于320℃或高于480℃时,抗拉强度最高,达到1 000 MPa以上,强塑积达到22 080 MPa.%;400℃等温时,延伸率和强塑积最高,分别达到31%和27 150 MPa.%.Al部分取代Si后,实验钢强度下降.再加入0.5%Cu,强度明显上升,延伸率下降,强塑积达到25 085 MPa.%.说明在一定热处...     

温度对石墨烯条带拉伸力学性能影响的模拟研究

利用分子动力学模拟,分析了单层石墨烯条带在热力学温度[1K,800K]范围内拉伸力学性能对条带手性,宽度及模拟温度的依赖性.结果表明,相同条件下锯齿型石墨烯条带较扶手椅型石墨烯条带具有更大的弹性模量及拉伸强度;条带宽度的增加对弹性模量有较小影响,但拉伸强度随宽度的增加有明显变化;石墨烯条带拉伸强度随温度的升高而减小,均匀变温模拟条件下拉伸强度较室温恒温模拟结果有所变化,且温度变化率是影响拉伸强度的因之一.     

液晶纤维素及其衍生物材料的结构与性能

基于国内外最新研究文献，系统论述了液晶纤维素及其衍生物薄膜、纤维、功能分离膜、交联凝胶等材料的成型、结构与性能。指出这类液晶聚合物具有胆甾相或向列相液晶态。与各向同性态的同种材料相比，各向异性态的液晶纤维素及其衍生物材料具有更优异性能。双轴取向液晶三乙酸纤维素薄膜的拉伸强度和弹性模量分别可310MPa和6．3GPa；由液晶态干湿法纺丝所获得的高分子量纤维素纤维的抗张强度和弹性模量分别可高达2．2GPa和65GPa。液晶纤维素及其衍生物分离膜也表现出高得多的气体选择透过性能。其液晶交联凝胶中，凝胶所占质量分数高达98％，以及具有显著不同于各向同性态凝胶的液胀行为。液晶纤维素及其衍生物可望作为生产高级包装膜、功能纤维、气体分离膜、各向异性功能凝胶等的重要材料。     

加热温度和时间对棕榈纤维拉伸性能的影响

为研究热处理对棕榈纤维拉伸性能的影响,在不同温度(100～200 ℃,间隔20 ℃)、不同时间(3、6、9 h)条件下对棕榈纤维进行加热处理,并测试其拉伸性能。结果表明:加热温度对棕榈纤维的拉伸性能有极显著影响,随着加热温度的上升,棕榈纤维的杨氏模量逐渐变大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低,并在加热温度为160～180 ℃时纤维的拉伸性能发生突变; 加热时间对棕榈纤维的拉伸性能也有显著影响,即随加热时间的延长,杨氏模量逐渐增大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低。     

电沉积Fe-P合金镀层催化碳纤维石墨化研究

研究了电沉积Fe-P合金镀层对碳纤维的催化石墨化效果以及镀层组成对催化石墨化温度的影响.采用X-射线衍射、拉曼光谱及扫描电子显微镜等方法表征了空白样碳纤维与含Fe-P合金镀层碳纤维经不同温度热处理后的结构变化.研究结果表明,Fe-P合金对碳纤维的石墨化具有显著的催化效果.含Fe-P合金催化剂(P质量分数为7%)的聚丙烯腈基碳纤维经1 000℃热处理后,其石墨化度可达到71%,而不含Fe-P合金的空白样碳纤维经2 800℃热处理后石墨化度仅为30.1%,Fe-P合金催化剂大幅度降低了碳纤维的石墨化温度.同时,碳纤维的石墨化度随着Fe-P合金催化剂中P质量分数的增加而增大;随着Fe-P合金电沉积时间的延长而增大,直到镀层厚度达到一定值.本文还就Fe-P合金对碳纤维的催化石墨化机理进行了讨论,结果表明Fe-P合金对碳纤维的催化石墨化遵循溶解-析出机理.     

高强高导Cu-Sn-Fe合金的微观组织与性能

采用自制的铜模具制备不同成分Cu-xSn-yFe(其中x、y表示质量百分比)合金,研究对比了铸态及不同处理态下Cu-xSn-yFe合金抗拉强度和电阻率的变化规律。结果表明:随着Sn和Fe添加量的增加,Cu-xSn-yFe合金的抗拉强度和电阻率均增加。正火处理会增加合金电阻率,而与正火态的电阻率相比,轧制后的电阻率皆较低。Sn含量的变化对Cu-xSn-yFe合金电阻率的影响较大,降低含Sn量可改善Cu-xSn-yFe合金的导电性。经退火处理后,Cu-xSn-yFe合金的电阻率明显降低,抗拉强度也会略有所降低。当Fe含量为10 wt·%,Sn含量为3 wt·%时,该合金冷轧制处理后的抗拉强度达775 MPa,但电阻率仅为7.509μΩ·cm.当Fe含量为5 wt·%,Sn含量为2 wt·%时,该合金经退火处理后其抗拉强度为552 MPa,且电阻率为1.92μΩ·cm.     

Research on application of different particle sizes of cordierite on castable refractory

Effect of different particle sizes of cordierite on properties of castable refractory by different heat treatment temperatures were investigated respectively with mullite and bauxite as raw materials,calcium aluminate cement as binders.After 24 h curing in mould and another 24 h curing at 110 ℃ after demoulding,the specimens were heat treated at 1 000 ℃,1 300 ℃ and 1 500 ℃ for 3 h,respectively.The bulk density(BD),permanent linear change(PLC),modulus of rupture(MOR)and clod crushing strength(CCS),thermal expansion coefficient and thermal shock resistance were examined.The results show that there is no obvious effect on adjusting permanent linear change and bulk density of castables by adding different particle sizes of cordierite at low temperature and intermediate temperature.Modulus of rupture of castable increase with the decreasing of the particle sizes of cordierite after heat treated by 1 000 ℃ and 1 300 ℃.In this experiment,thermal shock resistance of the castable with cordierite whose particle size is 0~1 mm is the best.     

热氧化对PAN基碳纤维结构与性能的影响

将PAN基碳纤维在于400~700℃条件下空气中进行热氧化处理,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、密度梯度管和纤维强力仪研究了其表面化学组成、表面形貌与性能的变化。结果表明:热氧化温度低于600℃时,纤维表面含氧量随热氧化温度升高不断增加,到600℃时氧含量增加了7.11%,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基,纤维体密度、线密度随热氧化温度变化不明显;700℃时由于含氧官能团的裂解,氧含量有所减少,裂解部分主要为羰基,纤维体密度明显增加,线密度急剧减小;纤维强度随热氧化温度升高不断减小,600℃后减小趋势更加明显;模量随热氧化温度变化不明显。     

左旋聚乳酸纳米纤维膜的热处理研究

研究了热牵伸和热定型处理对静电纺丝左旋聚乳酸平行纳米纤维膜力学性能和微观结构的影响。拉伸试验表明,在100 ℃热空气条件下,沿纤维排列方向上牵伸300%、热定型10 min的纤维膜力学性能最佳,其抗拉强度和模量分别达到103 MPa和1.83 GPa。扫描及透射电子显微镜观察显示,经热牵伸后,纤维的直径随牵伸率的增加而减小,其致密及平行程度相应提高,纤维内部转变为垂直于纤维轴且平行排列的片晶结构。差示扫描量热分析结果表明,纤维膜的结晶度随牵伸率的增加而增大,随热定型时间先增加后减小。广角X射线衍射和小角X射线散射分析可知,纤维膜经热处理后的结晶为α型,其微晶尺寸及晶面间距均随牵伸率的增加而减小,随热定型时间先增加后减小,而纤维内部的针状微缺陷随着牵伸率的增加而变得更加狭长有序,使得纤维膜的力学性能得以提高。