高导热石墨/中间相复合材料性能及C/C复合材料导热模拟研究

摘要

石墨材料作为先进材料具有优异的摩擦性能、传导性能及机械性能，可以作为多功能的结构材料和功能材料。在航空、航天、化工、机械、生物材料等诸多领域的应用受到广泛的关注，有着比较广阔的应用前景。
　　 采用低温热模压工艺为制备工艺，以中间相沥青和石墨为原料制备石墨材料。模压制品再经过炭化、石墨化得到致密的石墨化石墨材料。对石墨材料力学性能，电、热传导性能进行了表征，石墨材料的物理性能受到石墨的粒度、石墨细粉含量、石墨表面处理、中间相沥青的预氧化处理等的影响。当石墨粒度为425μ制备的材料的性能明显高于其他粒度石墨制备的材料，抗弯强度为26.7MPa，热导率达到498 W/m·K。石墨细粉含量为15％时，石墨材料的拉伸强度和抗弯强度分别为7.73MPa，29.59MPa。而石墨的表面经过甲苯可溶物溶液(TS)处理和中间相沥青的预氧化(170℃)都会使材料的力学性能提高，抗弯强度分别可以达到29.9MPa、30.1MPa。采用中间相沥青的甲苯不溶物作为基体制备的材料的力学性能也得到增强。
　　 采用Gambit数学模拟软件建立了2D-C/C复合材料不同纤维倾角、孔隙等效气膜的物理模型，并运用Fluent软件对材料的热导率进行了模拟计算。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 石墨材料的简介

1．2 石墨材料的组成——石墨

1．2．1 石墨的分类

1．2．2 石墨的结构

1．2．3 石墨表面处理

1．3 石墨材料的组成——基体炭

1．3．1 热解炭

1．3．2 树脂炭

1．3．3 沥青炭

1．4 石墨材料的制备方法

1．5 C/C复合材料热导率的模拟计算

1．5．1 炭材料热导率的测量方法

1．5．2 模型的建立和模拟

1．6 论文研究内容

第二章 试样制备与实验方法

2．1 原材料及仪器设备

2．1．1 原材料

2．1．2 仪器设备

2．2 试样的制备

2．2．1 实验流程

2．2．2 热模压制备石墨材料

2．3 性能测试与表征

2．3．1 预制体表观体积密度

2．3．2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)

2．3．3 偏光显微镜(POM)

2．3．4 X-射线衍射分析(XRD)

2．3．5 力学性能测试

2．3．6 导电性能测试

2．3．7 导热性能测试

第三章 不同石墨粒度及石墨细粉含量的石墨材料性能研究

3．1 前言

3．2 不同石墨粒度及石墨细粉含量的石墨材料性能研究

3．2．1 石墨材料的力学性能

3．2．2 石墨材料的导电性能

3．2．3 石墨材料的导热性能

3．3 本章小结

第四章 对石墨及沥青进行不同处理的石墨材料力学性能研究

4．1 前言

4．2 不同预处理后石墨材料性能研究

4．2．1 石墨表面预处理对石墨材料的力学性能的影响

4．2．2 中间相沥青甲苯不溶物为基体对石墨材料力学性能的影响

4．2．3 中间相沥青氧化预处理对复石墨材料的力学性能的影响

4．3 本章小结

第五章 2D-C/C复合材料导热系数的模拟计算

5．1 物理模型的建立

5．2 不同测试倾角对材料导热系数的影响

5．3 模拟值与文献值间的对比分析

5．4 孔隙对2D-C/C复合材料热导率的影响

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢