低密度高強度炭材料的制備研究.pdf

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

2、度為12.5μm的煅后石油焦粉進行活化，采用活化過的煅后石油焦粉為原料，改質煤瀝青為粘結劑，經(jīng)混捏、二次粉料制備、不同成型壓力（100、150、200MPa）和保壓時間（5、10、20min）下模壓成型、焙燒來制備樣品。在成型壓力200MPa，保壓時間20min時，成功制得抗壓強度119MPa，抗折強度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，抗壓強度92MPa，抗折強度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，改質煤瀝青為粘結劑，在成型壓力150MPa，保壓時間20min時，制得密度為1.60g/cm3，抗壓強度和抗折強度分別為99MPa和49MPa，肖氏硬度為81，電阻率為71μΩ?m的高強度炭材料。同時，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、抗折強度卻高。
　　本文以未活化煅后石油焦粉（12.5μm）為原料、通過添加不同含量的改質煤瀝青粘結劑，以等靜壓成型制得生坯，焙燒后制備高強度炭材料。探索該原料制備高強度炭材料的最佳瀝青含量。結果表明，在200MPa等靜壓成型，保壓5min時，瀝青含量為31%wt所制備的樣品機械性能最好，抗壓強度達到97MPa，抗折強度為37MPa，體積密度1.63g/cm3，肖氏硬度63，電阻率62μΩ