在界面和微觀結(jié)構(gòu)水平上研制碳合金

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在石墨(化學(xué)式C )晶體中，碳(C)原子的電子軌道是sp2雜化，因而具有強(qiáng)烈的各向異性。碳纖維復(fù)合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。為了利用這種特性，就必須研究（research)這種構(gòu)成單位(unit)的大小、形狀、位向等微觀結(jié)構(gòu)以及對界面狀況的依存性。其重要問題(Emerson)是界面和微觀結(jié)構(gòu)空間的控制（control)。在此研究中，以C/C復(fù)合材料(Material)為中心，用合金(alloy)化思想研究這種碳材料(Material)，進(jìn)行界面和微觀結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計出更新的材料(Material)和功能。  用合金化的方法可以控制復(fù)合材料(Material)的界面和基體組織。在實驗（experiment)中，將呋喃樹脂(Resin)和5%的細(xì)顆粒碳粉混合后，進(jìn)行超聲處理(chǔ lǐ)，在100℃聚合，再在1000℃Ar氛圍中進(jìn)一步熱處理，可見碳粒子周圍容易石墨化。實驗中將碳細(xì)顆粒進(jìn)行預(yù)處理，呋喃樹脂通過(tōng guò)溫度（temperature)控制，或用離子注入法引入碳纖維，可提高界面的性能，可用燒成溫度控制C/C復(fù)合材料(Material)的界面結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度（strength)。  通過控制碳纖維的基體、界面的組織制備出新的碳材料(Material)，并開發(fā)出新的功能。可以在碳/碳復(fù)合材料(Material)中摻入其他元素得到新的功能，通過碳纖維和基體的改良工藝得到新的微細(xì)結(jié)構(gòu)和功能。研究了碳纖維增強(qiáng)h-BN/氧(Oxygen)、氮化物（nitride）系復(fù)合材料的制備、常溫和高溫強(qiáng)度特性?？估瓘?qiáng)度隨溫度的升高而提高。不同碳纖維經(jīng)過離子束輻射(Radiation)后，強(qiáng)度發(fā)生不同改變。碳纖維系碳合金熱擴(kuò)散系數(shù)、熱導(dǎo)隨溫度的上升而下降(descend)，而比熱隨溫度的上升而上升。將Si-Ti-C-O系非晶纖維和莫來石共同燒結(jié)(把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w的過程)，可在纖維/莫來石界面間形成10mm厚的石墨層，微晶石(屬性：一種新型的裝飾建筑材料)墨層的產(chǎn)生，可消除界面應(yīng)力。

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