鳞片石墨掺杂对单向C/C复合材料结构和性能的影响

李游¹，袁观明¹，李轩科¹，董志军¹，丛野¹，张中伟²，王俊山²

1. 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室2. 航天材料及工艺研究所

摘 要：以大直径(40~50μm)中间相沥青基炭纤维为导热相,以掺杂一定量不同粒径天然鳞片石墨的中间相沥青为黏结剂,经500℃热压成型、高温炭化及石墨化处理制备出单向高导热炭/炭(C/C)复合材料。采用偏光显微镜和扫描电子显微镜对复合材料石墨化样品的形貌和微观结构进行表征,并探讨鳞片石墨掺杂对复合材料不同方向导热性能的影响。结果表明,掺杂鳞片石墨对复合材料的体积密度影响较小,但对复合材料不同方向的导热性能有显著影响,复合材料沿纤维长度方向的室温热扩散系数随鳞片石墨体积分数和粒径的增加而减小,而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数呈现上升趋势;添加16 vol.%粒径约为60μm的鳞片石墨所制复合材料沿纤维长度方向热扩散系数由掺杂前的650.5 mm~2/s降至510.9 mm~2/s,下降了21%,而垂直纤维长度方向的室温热扩散系数由22.4 mm~2/s提高到48.9 mm~2/s,增加了118%。掺杂鳞片石墨明显提高了复合材料垂直纤维长度方向的导电性能和抗弯性能。

关键词：单向C/C复合材料;天然鳞片石墨;热扩散系数;