中間相碳微球的成型燒結(jié)工藝及其材料性能的研究.pdf

1、本文以中間相碳微球?yàn)樘记膀?qū)體材料,采用水基流延工藝成型,通過(guò)金屬攙雜和液相強(qiáng)化燒結(jié)制備了高性能、低孔隙率的碳材料層板,并系統(tǒng)的研究了在燒結(jié)過(guò)程中金屬攙雜物對(duì)碳材料相變及其性能的影響,同時(shí)研究了碳纖維對(duì)成型工藝和燒結(jié)后碳材料層板性能的影響.這種碳材料層板不僅可用于制備模壓成型的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板,也可用于制備鋰電池電極.這對(duì)于降低燃料電池成本、提高燃料電池性能具有重要意義.在本文實(shí)驗(yàn)中,采用的MCMB具有2.1的C/H摩爾比,平均尺

2、寸為12μm,通過(guò)冷模壓然后分別在800,1150和1400℃下進(jìn)行真空燒結(jié).在1400℃燒結(jié)獲得的碳材料具有較高的密度、較好的彎曲強(qiáng)度和導(dǎo)電性.流延工藝是一種制備陶瓷薄片的方法,本論文利用水基流延工藝獲得了密度均勻、強(qiáng)度高的高性能的碳材料層板.為了制備穩(wěn)定均一的MCMB流延漿料,首先研究了漿料的流變學(xué)行為以及溶劑、增塑劑、分散劑和粘結(jié)劑對(duì)其流變行為的影響.有很多金屬和非金屬的摻雜物對(duì)碳材料的石墨化具有催化作用.本文通過(guò)在流延漿料中添加

3、一定量的Ti,ZrO<,2>和B<,4>C,在MCMB中進(jìn)行摻雜.經(jīng)過(guò)1400℃真空燒結(jié),結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們都具有催化石墨化的效應(yīng),并且碳材料的性能也得到改善.通過(guò)在MCMB流延漿料中添加一定量的碳纖維,利用水基流延工藝成型獲得了碳纖維均勻分布的碳/碳復(fù)合材料.對(duì)漿料的流變行為研究發(fā)現(xiàn),增加碳纖維的含量和長(zhǎng)度都會(huì)影響流延漿料的剪切粘度.最后,通過(guò)在MCMB漿料中摻雜預(yù)合金化的雙組元金屬粉來(lái)進(jìn)行液相強(qiáng)化燒結(jié),獲得的碳復(fù)合材料具有較好的性能和較低