热处理方式对石墨纤维性能的影响
刘福杰
王浩静
范立东
（中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室
等离子体物理化学应用技术研究中心，西安710119）
文摘研究了分步热处理对石圣纤维力学性能及微观结构的影响，并采用Raman光谱分析了石签纤维的皮芯结构程度。结果发现：在相同处理条件下，分步热处理有利于石基纤维拉伸强度和体密度的提高，而其对弹性模量的影响则较小。分步热处理所得石墨纤维的表面石墨化程度较低，内部石墨化程度较高，其皮芯结构因子较大，说明其均质性更好一些。因此，分步热处理有利于提高石圣纤维的致密性和均质性，从而提高其拉伸强度。
关键词石墨纤维，分步热处理，拉伸强度，Raman光谱，皮芯结构
Effect of Heat Treatment Style onProperties of Graphite Fibers
LiuFujie
Wang Haojing
Fan Lidong
( Research Center for Plasma Physical Chemistry Applied Technique,State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an710119)
AbstractEffect of twice step heat treatment on mechanical properties and microstructure of graphite fibers was studied,and the skin-core degree of graphite fibers was analysed by Raman spectroscopy. The results found that twice step heat treatment contributed to increasing the tensile strength and volume density of graphite fibers,but showed less effect on tensile modulus of graphite fibers, From the results of Raman spectroscopy,we found that the surface graphiti-eaeeaaeeea treatment,which meant that graphite fiber was more homogeneous. Twice step heat treatment was good for inreasing compactness and homogeneousness of graphitize fibers,which was the reason for tensile strength increasing.
Key wordsGraphite fibers,Twice step heat treatment,Tensile strength, Raman spectroscopy,Skin-core structure
0引言
热处理是提高石墨纤维力学性能特别是弹性模量的途径之一。然而，一般情况下，石墨纤维高温石墨化后，在弹性模量提高的同时，拉伸强度会明显下降。如何在提高石纤维弹性模量的同时防止拉伸强度的下降，甚至提高拉伸强度是研究者关注的热点之一。以往多采用如下手段来提高石墨纤维的拉伸强度(1-3)：硼催化、加压、渗碳及高强磁场。另外，经过大量实验发现[4-5]：在不同温度热处理过程中，随着热处理温度的升高，在2000℃以前石墨纤维的拉伸强度出现最高点。如果石墨化过程分步进行，可否保持其拉伸强度，尚未见报道。
本文先找到纤维处理时拉伸强度最高点的温度，而后分两步完成石墨纤维的石墨化，并将结果与一步
收稿日期：20100623；修回日期：2010-0824
石墨化处理进行对比，以分析分步热处理对石墨纤维
拉伸性能的影响。 1实验
1.1原材料
国产T300碳纤维，取四组做平行样实验，样品编号分别为1"、2"、3、4'。其力学性能见表1。
表1T300碳纤维的力学性能
Mechanical properties of T300 carbon fibers
Tab.1
样品编号 2* 3* 4*
1.2步骤
拉伸强度/CPa
3.62 3.67 3.45 3.55
弹性模量/GPa
208 209 210 213
作者简介：刘福杰，1981年出生，博士，主要从事高性能碳纤维及其复合材料方面研究。E-mail：fjie520@163.com http://www.yhclgy.com字航材料工艺2010年第6期
万方数据
密度/g*em~3 1.76 1.76 1.76 2.76
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