热处理对PAN基炭纤维微观结构和力学性能的影响

来源期刊：粉末冶金材料科学与工程2019年第2期

论文作者：徐一溪 杨丰豪 王喜云 易茂中

文章页码：147 - 153

关键词：炭纤维;热处理;微观结构;石墨微晶;力学性能;

摘    要：在1 000～1 800℃温度范围内热处理PAN基炭纤维,采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、单纤维拉伸等测试手段对炭纤维的微观结构和力学性能进行表征。结果表明:随热处理温度升高,炭纤维中的氮元素含量不断下降,炭纤维的表面粗糙度先减小后增大。石墨微晶由乱层结构逐渐转变为三维有序结构,相邻石墨微晶的合并导致石墨微晶的连续性明显提高。炭纤维表皮区域的微观结构和缺陷控制着炭纤维裂纹的萌生和扩展。由于石墨微晶之间交联作用的改善,1 200℃和1 400℃处理后,炭纤维的拉伸强度分别为4.68GPa和4.59GPa,高于原始炭纤维的拉伸强度。炭纤维的拉伸强度主要受炭纤维表皮区域缺陷数量,石墨微晶之间的交联作用和相界面残余应力的影响。