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气相硼催化石墨化炭纤维对其力学性能和微观结构的影响

         

摘要

Boron-catalyzed graphitization of carbon fibers was conducted in a boron-doped graphite crucible at 2 000℃, in which boron diffused from the crucible to the carbon fibers to act as the catalyst. The microstructures, boron contents and mechanical prop-erties of the resulting carbon fibers were characterized by Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy and mechanical tests. Results indicate that boron has a significant impact on the fiber microstructure. Raman spectra indicate the presence of distortions in the graphitic layers. The tensile modulus of boron-doped carbon fibers obviously increases with boron content and the tensile strength is also higher than that of the original car-bon fibers at boron concentrations between 0. 58 to 0. 68 at.%.%采用间接法将硼引入炭纤维( CF)中,即先将硼引入石墨坩埚中,然后将CF放到坩埚中,升温进行石墨化处理,石墨坩埚中的硼扩散出来,进入纤维中,借助硼的催化石墨化特性,从而制备出硼掺杂石墨纤维。研究硼含量对炭纤维力学性能的影响。利用X射线光电子能谱、X射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜对所制石墨纤维中的硼含量、结构和形貌进行表征和分析。结果表明:石墨纤维中的硼含量可控,硼的催化石墨化作用,提高了CF的石墨化度,由于硼的固溶特性引入了一些缺陷,使得CF的微结构和力学性能发生变化;通过调控CF中的硼含量(0.58%-0.68%),能够在CF强度不损失的情况下提高其模量。

著录项

  • 来源
    《新型炭材料》 |2015年第2期|122-127|共6页
  • 作者单位

    中北大学 材料科学与工程学院 山西 太原 030051;

    中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室 山西 太原 030001;

    中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室 山西 太原 030001;

    中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室 山西 太原 030001;

    中北大学 材料科学与工程学院 山西 太原 030051;

    航天工艺材料研究所 先进功能复合材料技术国防科技重点实验室;

    北京 100076;

    中国科学院山西煤炭化学研究所 炭材料重点实验室 山西 太原 030001;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 无机质材料;
  • 关键词

    气相硼; 催化石墨化; 炭纤维; 微结构; 力学性能;

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