石英纤维热损伤机制

王建云¹，甄强²，张大海³，王金明³

(1.上海大学,上海市光纤重点实验室,上海,200072;
2.上海大学,材料科学与工程学院,纳米科学与技术研究中心,上海,200444;
3.先进功能复合材料技术国防科技重点实验室,北京,100076)

摘要:通过TG/DSC和高温XRD对石英纤维的高温相转变行为进行了研究,通过高分辨SEM对经不同温度处理过的石英纤维的表面形貌进行了研究,并用抗拉强度实验机测量了这些石英纤维的抗拉强度.研究结果表明,低于1000℃处理的石英纤维热损伤可分为两个阶段:(1)在低于600℃的热处理温度范围内,由于石英纤维表面处理剂的挥发,石英纤维直径逐渐减小,原来表面的裂纹、条状和圆形凸起等缺陷逐渐显露出来,导致石英纤维抗拉强度缓慢降低;(2)在600～1000℃的热处理温度范围内,石英纤维表面处理剂挥发完毕,在热处理的升降温过程中,由于热应力的作用,表面的条状和圆形凸起开始剥落,造成一定数量的新的表面裂口和裂纹缺陷.温度越高,石英纤维表面的条状和圆形凸起剥落现象越明显,这是造成这一温度条件下石英纤维强度显著降低的主要因素之一.此外,结合TG/DSC和XRD的研究结果,石英纤维低于1000℃热处理后,虽然没有明显的相变化,但是晶体结构有序化程度提高,表面开始析出?方石英并导致纤维表面形成一定数量的凸起缺陷,这也是导致高温处理后石英纤维热损伤的原因之一.

关键词:石英纤维; 晶化; 抗拉强度; 微观结构;

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