石墨化温度及掺硅组分对再结晶石墨传导性能及微观结构的影响

史景利¹，翟更太¹，邱海鹏¹，郭全贵¹，刘朗¹，宋永忠¹

(1.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西,太原,030001)

摘要:用煅烧石油焦作填料,煤沥青作粘结剂,分别以硅粉、碳化硅和二氧化硅3种含硅组分作添加剂,采用热压工艺制备了再结晶石墨.考察了石墨化温度以及单组元掺硅组分对再结晶石墨的热导率、电阻率和抗折强度的影响及其微观结构的变化.实验结果表明,对于掺硅组分相同的再结晶石墨,材料的导电、导热性能随着石墨化温度的升高而增强,但其力学性能却随之降低.当掺硅粉的热压再结晶石墨再经2800℃石墨化处理后,材料RG-Si-48沿石墨层方向的常温热导率可达332W/(m@K),电阻率为4.94μΩ@m.对于相同工艺及硅含量的不同掺硅组分再结晶石墨,以掺入硅粉对材料综合性能最理想,而掺入二氧化硅对材料的综合性能较差.XRD分析表明,不论掺硅组分是硅粉、碳化硅还是二氧化硅,硅组分最终在再结晶石墨内均以α-SiC形式存在,甚至在石墨化温度高达2800℃时,再结晶石墨内仍有α-SiC存在.对其微晶参数进一步分析表明,随着石墨化温度的升高,掺杂硅组分的催化作用进一步加强,再结晶石墨的微晶尺寸La迅速增大,石墨微晶的晶面层间距d002也迅速降低.材料RG-Si-48的微晶尺寸La以及晶面层间距d002分别为257nm和0.33577nm.

关键词:热导率; 电阻率; 掺硅组元; 再结晶石墨;

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