低密度高強(qiáng)度炭材料的制備研究.pdf

1、高強(qiáng)度炭材料由于具有許多優(yōu)異性能而廣泛運(yùn)用于冶金、機(jī)電、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、以及新能源等工業(yè)領(lǐng)域，是一種高新技術(shù)產(chǎn)品。在我國(guó)，炭素行業(yè)一般把密度大于1.70g/cm3，抗壓強(qiáng)度60MPa，抗折強(qiáng)度30MPa以上炭材料歸為高密度高強(qiáng)度炭材料。高密度高強(qiáng)度炭材料膨脹系數(shù)大，抗熱震性能差，制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本高。本論文對(duì)工藝和原料進(jìn)行了改進(jìn)和研究，制備出工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異的低密度高強(qiáng)度炭材料。
　　本文先以10％濃度的硝酸對(duì)粒

2、度為12.5μm的煅后石油焦粉進(jìn)行活化，采用活化過(guò)的煅后石油焦粉為原料，改質(zhì)煤瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)混捏、二次粉料制備、不同成型壓力（100、150、200MPa）和保壓時(shí)間（5、10、20min）下模壓成型、焙燒來(lái)制備樣品。在成型壓力200MPa，保壓時(shí)間20min時(shí)，成功制得抗壓強(qiáng)度119MPa，抗折強(qiáng)度61MPa，肖氏硬度79，體積密度僅為1.54g/cm3，電阻率為58μΩ?m的低密度高強(qiáng)度炭材料。在同等條件下未經(jīng)活化的石油焦粉制備的

3、樣品性能較差，密度為1.53g/cm3，抗壓強(qiáng)度92MPa，抗折強(qiáng)度39MPa，肖氏硬度62，電阻率為70μΩ?m。
　　本文采用12.5μm的未活化的瀝青焦粉為原料，改質(zhì)煤瀝青為粘結(jié)劑，在成型壓力150MPa，保壓時(shí)間20min時(shí)，制得密度為1.60g/cm3，抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別為99MPa和49MPa，肖氏硬度為81，電阻率為71μΩ?m的高強(qiáng)度炭材料。同時(shí)，在相同條件下，活化石油焦粉為原料所制樣品比未活化瀝青焦粉為原料所

4、制樣品體積密度、肖氏硬度和電阻率低，抗壓、抗折強(qiáng)度卻高。
　　本文以未活化煅后石油焦粉（12.5μm）為原料、通過(guò)添加不同含量的改質(zhì)煤瀝青粘結(jié)劑，以等靜壓成型制得生坯，焙燒后制備高強(qiáng)度炭材料。探索該原料制備高強(qiáng)度炭材料的最佳瀝青含量。結(jié)果表明，在200MPa等靜壓成型，保壓5min時(shí)，瀝青含量為31%wt所制備的樣品機(jī)械性能最好，抗壓強(qiáng)度達(dá)到97MPa，抗折強(qiáng)度為37MPa，體積密度1.63g/cm3，肖氏硬度63，電阻率62μΩ