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：材料工程, 2023, 51(01): 148-154.

• 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

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。

• 单位
  上海大学