孔垂周, 高晓晴, 郭全贵, 宋进仁, 杨 禹

(1.中国科学院炭材料重点实验室,中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001；2.中国科学院大学,北京 100049)

热压温度对纳米粘土增强炭/炭复合材料结构和性能的影响

孔垂周1,2, 高晓晴1, 郭全贵1, 宋进仁1, 杨 禹1

(1.中国科学院炭材料重点实验室,中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原 030001；2.中国科学院大学,北京 100049)

采用热压与致密化工艺分别在1 000、1 100、1 200和1 300℃下制备出纳米粘土增强一维炭/炭复合材料(C/C)。利用XRD、激光拉曼光谱等研究纳米粘土的热转变规律,利用体密度、导热率、抗弯强度及模量等数据研究纳米粘土的热转变对C/C复合材料的影响。采用场发射扫描电镜分析试样微观形貌。结果表明,热压温度对纳米粘土增强C/C复合材料的结构和性能影响显著。1 200℃热压制备的C/C复合材料抗弯强度最大为230.1 MPa,模量最大为87.3 GPa。C/C复合材料中的纳米粘土1 200℃热压转变成莫来石、方石英、无序粘土、有序炭及无序炭。这些组分均匀分散在基体中,可改善基体炭结构以及基体炭和炭纤维的界面,提高复合材料的力学性能；1 300℃热压时纳米粘土中的SiO2与基体炭发生碳热还原反应,破坏了基体结构,导致材料的抗弯强度和模量降低,而反应产物SiC提高了材料的导热率。

纳米粘土；C/C复合材料；热压温度；结构；性能

1　前言

C/C复合材料具有比强度高、比热容高、耐高温、密度低、导热性能优良、热膨胀系数小,摩擦特性好等优良特性及优异的高温稳定性,广泛应用在航空航天领域,如应用于制造航空发动机和火箭的喉衬、航天飞机固体助推器、导弹端头帽等。……