1:碳纖維材料在石墨化過程中,1400~2100℃的溫度區(qū)間內,碳纖維材料產生的不可逆體積膨脹稱為“氣脹”。炭材料在上述溫度區(qū)間受到高溫熱處理時,碳纖維材料結構中鍵合在雜環(huán)上的硫和氨在某一個狹小的溫度范圍內以氣體硫化物和氮化物的形式突然被釋放出來,碳纖維材料產生一個突然增大的體積膨脹,
這種不可逆膨脹由于碳纖維材料內部結構被破壞而產生,因此,當石墨制品從高溫冷卻下來后也不再恢復?!皻饷洝痹谔祭w維材料內部造成很大的壓力,致使碳纖維材料產生許多孔隙和裂紋,從而增加了石墨制品的內應力,降低了石墨材料的強度。因此,“氣脹”是碳纖維材料石墨化處理過程中的有害效應
2:碳質原料的含硫量和含氮量對“氣脹”程度有很大的影響,原料中兩者的含量越高,所制炭坯在石墨化過程中產生的不可逆膨脹率也越大。比較而言,石油焦的硫含量稍高一些,瀝青焦的氮含量稍高一些,石油系針狀焦的“氣脹”是由于硫元素引起的,而瀝青針狀焦的“氣脹”除硫元素外,與氮元素也有一定關系。“氣脹”的大小是鑒定針狀焦質量的重要指標之一。
3:氣脹”程度還取決于原料焦的微氣孔率、逸出氣體的壓力和焦炭氣孔壁的阻力等。原料焦的微氣孔能容納逸出的氣體,對“氣脹”有所緩沖。逸出氣體的壓力則取決于硫化物和氮化物的逸出速率和數(shù)量、氣孔通道的尺寸和長度。氣孔壁阻力取決于氣孔壁的厚度和取向性。
本文標簽: 碳纖維材料,石墨化,“氣脹”現(xiàn)象,石墨化,不可逆體積膨脹