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      調控中間相瀝青基硅碳棒的橫截面結構

        紡絲過程中的纖維預氧化制度以及噴絲板結構造成了中間相瀝青基硅碳棒橫截面不同。認為中間相瀝青基硅碳棒橫截面主要有輻射狀、洋蔥皮狀、亂層狀、疊層狀、放射褶皺結構、線型結構以及混合結構。其中,輻射狀結構具有良好的導熱性能,但皮部收縮程度比芯部劇烈,容易產生裂紋,力學性能降低;洋蔥皮狀以及亂層狀結構在熱處理過程中收縮較均勻,缺陷較少,具有較高的拉伸強度;放射褶皺狀結構在具有較好力學性能的同時還兼具優良的導熱性能;而對于線型結構,瀝青熔體在更為充分的剪切力作用下,具有更好的取向,可避免熱處理過程中的熱應力集中和開裂現象,使得纖維拉伸強度提高。因此,可根據實際需要,調控中間相瀝青基硅碳棒的橫截面結構。
        如圖3所示,用自研熱導率800 W/(mK)的中間相瀝青基硅碳棒與高模量聚丙烯睛基硅碳棒(M40編制成三維連續預制體,經化學氣相滲透和高溫石墨化處理,再經聚合物浸漬裂解工藝制備得到熱導率為221.1  w/(mg)的三維高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料(3 D-C/C-SiC),得益于其優異的高導熱特性,3D-C/C-SiC表現出較小的溫度梯度以及優良的耐燒蝕性能(線燒蝕率為0.11  m/s,質量燒蝕率為0.5 6 mg/(cm2  s)。
        研究了氧乙炔焰對高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料的燒蝕機制。如圖4所示,升華是中心區域的主要消融行為,氧化是中心區域的主要燒蝕行為;硅的氧化以及氧化硅氣體的沉積是外部區域形成二氧化硅顆粒的主要原因,如圖4(c)所示;圖4(a)中的中心區域燒蝕后,由于增強纖維(M30,Japan)的高導熱性和相鄰端升華速度的差異,纖維形成了針狀微結構。因此,高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料的氧乙炔焰燒蝕機理是熱物理作用和熱化學沖蝕的綜合作用。www.evenaim.com

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