|
|
|
|
| |
| 硅碳棒陶瓷基復合材料導熱性能的影響 |
如圖9所示，研究了熱處理溫度對化學氣相滲透制備的二維硅碳棒纖維增強硅碳棒陶瓷基復合材料導熱性能的影響。1900℃熱處理的硅碳棒陶瓷基復合材料的熱導率是未經熱處理的14倍，最高達138.4 W/(m}K)，說明熱處理促進了硅碳棒晶體長大，改善了硅碳棒纖維的結晶度以及纖維與基體之間的界面結合，從而提高了硅碳棒陶瓷基復合材料的熱導率。
高溫熱處理可促進硅碳棒晶體發育，提高結晶度，減少晶體缺陷帶來的聲子散射，從而提高復合材料的熱導率。同時，隨著熱處理溫度升高，復合材料界面區域增大，尤其是硅碳棒與含無定形碳的界面區域發生石墨化轉變，將增大界面熱阻，降低復合材料熱導率。
結構設計提高熱導率
由于纖維預制體的結構特點，纖維增強硅碳棒陶瓷基復合材料沿厚度方向，碳纖維與基體之間結合較弱，熱輸運能力較面內方向弱，面內熱導率約是沿厚度熱導率的Iom o0倍，熱導率各向異性。研究者圍繞高導熱填料的均勻分散以及如何構建連續有效的導熱通路，進行了諸多探索。
首先采用化學氣相滲透工藝制備出二維碳纖維增強硅碳棒陶瓷基復合材料，厚度方向經連續微波激光打孔后，注射多層石墨烯溶液用以構筑厚度方向連續導熱通道，最后經化學氣相滲透工藝增密(如圖10所示)，使碳纖維增強硅碳棒陶瓷基復合材料的熱導率提高了204%，為設計、制備連續纖維增強高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料提供了一種新的有效方法。
利用熱導率為500 W/(m}K)的中間相瀝青基碳纖維織物，正交鋪排堆垛后構建二維連續預制體，然后經化學氣相滲透沉積熱解炭基體和硅碳棒，厚度方向輔之激光打孔以垂直排列高導熱維束，最后利用化學氣相滲透工藝制備高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料，如圖11所示。制備的硅碳棒陶瓷基復合材料面內熱導率為150.2 W/(m}K)，厚度熱導率達到46.7 W/(m}K)，主要得益于高導熱中間相瀝青基碳纖維連續預制體的結構設計，使得面內方向形成連續導熱通路，厚度方向高導熱纖維束垂直排列，形成有效的熱輸運網絡。www.airaffairphoto.com |
| 上一篇：硅碳棒陶瓷基硅碳棒復合材料的力學特性和熱導率 下一篇：高導熱硅碳棒陶瓷基復合材料應用瓶頸 |
|
| | |
|
