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碳素思考题

《新型炭材料》思考题

第一章

1.碳原子有哪些价键形式？

各有什么特点？

其代表性物质是什么？

答：

sp3，sp2，sp。

sp3碳原子具有4个σ电子，在三维空间形成共价键结合，代表物质有金刚石。

以六角网面组成大体要素的sp2碳原子具有在同一平面内的3个σ电子和与平面垂直的一个π电子，网面间以范德华力较弱地的结合，代表物质为石墨。

Sp碳原子具有在一条直线上向相反方向伸展的2个σ电子和与其垂直的2个π电子，代表物质有卡宾炭。

2.石墨有哪些结构特点？

这些特点与石墨的耐热性、导电导热性和自润滑性有什么联系？

结构特点：

以sp²杂化轨道组成，具六方晶格，原子呈层状排列。

石墨的4个L层电子中的3个在同一平面与临近的σ电子以共价键结合，形成六角网平面，剩下的一个电子与平面成垂直方向取向形成π轨道。

（同层晶面上碳原子间距），彼此之间是共价键结合；层与层之间的距离为，原子间呈分子键结合，层与层之间作使劲很小。

与各性质的联系：

a.耐热性：

由于其片层结构，使得石墨在高温下不起相转变，故在高温下，碳原子间结合力很强，极难破坏。

b.导电导热性：

同一层的碳原子属原子晶体，在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，由于p轨道彼此重叠，故p轨道上的电子比较自由，相当于金属中的自由电子？

在有外界电场或外界温度剃度时，电子运动的取向近似一致，从而导电、导热。

c.自润滑性：

石墨的原子呈层状排列，层与层之间的作使劲很小，故很容易在层间发生相对滑动。

3.造成炭材料结构多样性的因素有哪些，它们是如何影响炭材料结构的？

（1）碳原子的结合形式（碳原子有sp1,sp2,sp3三种杂化轨道）

（2）六角面网的大小及其积层形式（随热处置温度的升高，微晶生长，组成微晶的六角面网的积层形式逐渐向具有规则取向的石墨结构转变）

（3）微晶的取向性（微晶的取向形式和取向程度与块状碳材料的物性有很大关系，取向形式也常与炭材料的形成有很大关系）

（4）集合组织（将以上所示的各类组织集合，进一步影响到从微米级到毫米级集合组织的多样性）

另外，炭材料的气孔率也是一个重要因素。

4.炭材料的大体结构参数有哪些，各代表了什么物理意义？

d002为石墨层间距；

La为石墨六角面网的近似直径；

Lc为石墨微晶在c轴方向上的厚度；

P1为表征石墨化程度的参数。

5.石墨微晶在炭材料中的取向有哪些大体形式？

炭材料中石墨微晶的取向形式与取向程度与哪些因素有关，它们是如何影响的？

石墨微晶的取向对炭材料的宏观性能有哪些影响？

答：

取向大体形式有：

面取向组织，轴取向组织，点取向组织，无取向组织。

微晶的取向形式与取向程度与块状炭材料的物性有很大关系，也常与炭材料的形成有密切的关系。

取向范围广的各向异性炭一般其机械性能、电性能和光学性能等都对方向有较强的依存性，而取向杂乱的各向同性炭无此特性。

6.采用X射线衍射技术可以测定炭材料的那些大体结构参数？

答：

晶面间距（布拉格公式），微晶在碳六元环网平面方向上的尺寸La，微晶在垂直于碳六员环网平面方向上的尺寸Lc。

7.易石墨化炭和难石墨化炭在结构和性能上有什么区别？

容易石墨化的无定形碳为易石墨化炭，随着热处置温度的上升，易石墨化炭由于微晶已经彼此堆积排列，很容易向石墨结构方向转变，具有广范围积层结构。

易石墨化炭的母体有机物在炭化进程中一般是在400~500℃左右通过熔融状态，由于液态流动容易致使碳的大分子团接近彼此平行，这种情况下生成的无定形碳有流动纹路或条纹状外观，破碎时变成薄片或长条状。

难石墨化炭的初始材料在炭化时一般不通过熔融阶段，炭化初期微晶间形成的架桥在热处置时仍维持，从而阻碍微晶的平面取向排列和成长。

难石墨化炭也具有若干接近平行的碳的大分子，大分子之间有许多微小的孔隙。

各层面状的大分子彼此杂乱取向，阻碍炭的石墨化所必需的层面状大分子团的接近，层面间距远大于石墨晶格的层面间距。

8.有机物向炭转化有哪几种途径？

各有什么特点？

1）气相炭化。

特点:

炭化温度高，炭化时间短，产物易石墨化。

2）液相炭化。

特点:

液相炭化常在低于500℃下进行。

一方面热解生成低分子化合物，一方面在液相中发生芳构化合缩聚反映;随着温度升高，在由液态到固态的转变进程中 ，需通过中间相，产物易石墨化;添加硫或在氯气中反映时，由于发生急剧的氧化反映和交联，或存在特殊催化剂时，往往不通过中间相而形成无定形炭，这种炭一般难以石墨化。

3）固相炭化。

特点:

固相碳化温度较高，碳化时间长，产物长保留原料的原始外形和显微结构且难石墨化;由于固相碳化时缩合碳网结构不可能像液相炭化时那样可以自由取向，碳网结构常呈无序排列，所以往往形成难石墨化炭。

9.简述沥青中间相的生成进程。

沥青加热在350～500℃进程中，随着温度的增高或热处置时间的延续，沥青慢慢转变成中间相。

10.简述沥青中间相小球体的结构和性质。

11.在石墨化进程中，炭材料的结构和性能有哪些转变。

结构：

使六角碳原子平面网络从二维空间的无序重叠转变成三维空间的有序重叠，具有石墨结构。

性能：

电阻率下降到6-10乘十的-6次方欧姆·米，真密度上升约10%，热导率上升10倍，热膨胀系数下降约1/2，氧化开始温度上升，杂质气化逸出，机械强度有所下降。

12.催化石墨化可分为几种类型？

各有什么特点。

答：

按催化剂种类，分为单质催化剂催化，化合物催化剂催化，合金催化。

一、单质催化剂催化，可以与碳形成固溶体，发生溶解再析出，也可以和碳结合成强共价键生成碳化物，在高温下分解析出石墨。

二、化合物催化剂催化，与C形成不稳定化合物，然后分解石墨。

3、合金催化剂催化，合金的低熔点降低石墨化温度。

13.催化石墨化机理有哪些？

简述其大体原理。

①溶解-析出机理，结晶性低的炭持续的溶于催化剂中，然后以能量稳定的G成份再析出，球墨铸铁的球状石墨。

②碳化物生成—分解机理，结晶性低的炭与催化剂反映，生成碳化物，这一碳化物再高温分解，残留成G成份，如碳纳米管的生成；

③微晶生长机理，伴随热处置通过各向异性的热膨胀产生的内应力集中于交联键，使碳的交联键断开，从而使结晶结构发达；另外，由于碳原子的彼此作用，微晶的碳网平面可发生必然角度的扭转趋向于平行。

④再结晶机理，通过催化剂的氧化等化学反映，消除结晶结构内部形成的畸变和缺点碳，解除这种畸变，从而增进了石墨化。

14.石墨的电子结构有哪些特点。

答：

石墨形成sp2石墨的4个L层电子中的3个在同一平面与相邻的σ电子以共价键结合，形成六角网平面，剩下的一个电子与平面成垂直取向形成π轨道。

六角网平面之间通过π电子彼此作用形成共轭π键较弱地结合，这种弱结合键被以为是范德华力。

15.什么叫磁致电阻？

石墨产生磁致电阻的原因是什么？

答：

磁致电阻是对载流的导体或半导体加上磁场H时所产生的电阻转变。

磁致电阻是磁场电效应的一种。

它在磁场H平行于和垂直于电流时都可观察到。

石墨电子结构为碳六角网面结晶，电子和正孔（正电荷载流子）发挥作用，它们的有效质量在面内较小（移动度大）。

所以垂直于石墨层面施加磁场时呈现大的磁阻。

16.试从微观结构上分析炭石墨材料具有高导电性的原因。

答：

石墨之所以可以导电是因为片层晶体内部含有大量的自由电子.碳原子最外层有4个电子,形成石墨六元环时只共用3个电子,多余的一个自由电子在外加电场的作用下,发生定向移动,从而导电.石墨晶体受热时，在价带上的电子激发跃到导带上，成为自由电子的数量多，载流子数量增多，电阻率减小，因此具有高导电性。

17.影响炭石墨材料导电性的结构因素有哪些？

答：

石墨晶体在层面方向上碳原子之间的结合是共价键叠合金属键，所以层面方向有良好电导性，层与层之间由较弱的分子键连结，所以导电能力弱。

因此石墨化程度高的炭素材料的导电能力有明显的各向异性。

石墨化度高，层面排列近于平行，晶格缺点少，片层状结构间距小，利于电子流动。

18.石墨（包括多晶石墨）的热导率有哪些特点？

石墨热导率呈现各向异性在石墨层面内和垂直层面的方向，其热导率有很大的不同。

石墨微晶的大小取向，或由于空间的形状及散布等不同，其热导率呈现很大的转变。

石墨化度越高，热导率越高。

石墨材料随温度的升高而减小，大致与绝对温度成反比。

19.试从微观结构上分析炭石墨材料具有高耐热性的原因。

答：

按照表示冲击破坏抵抗的系数，可知一般为了使破坏抵抗大，则要求1）S，K更大，2）n,E,α,ρ,ε,η更小为宜。

由书可知，石墨由于K大，α小，故其拥有高的耐热性。

20.炭石墨材料的低温热容有哪些规律？

为何其与温度的关系不同于德拜定律？

在5-50K内，低温热容量正比于T2增大，在5K以下的极低温度下呈现出与T3有关。

热容值因石墨化度的不同而有明显区别，通常石墨化度越高，低温热容量越小，天然石墨最小。

原因：

估量结晶仅具有二维的规则性，作为在T趋向于0时的极限法则是由理论上推导出来的。

石墨结晶中比起层平面内碳原子的键合强度来层平面间的键合较弱，因此能以为是接近二维结构的物质。

21.石墨晶体在400℃以下出现负的热膨胀系数的原因是什么？

答：

晶格的热膨胀是晶格振动的非线性结果。

在平均时间内，层平面内的碳原子之间的结合极牢固，故层平面晶格的热振动主要朝C轴方向进行，在a轴方向因为层平面弯曲，在平均时间内所看到的是收缩。

另外，人造石墨材料多数是具有微气孔和微裂纹集合的结构体，每一微晶的热膨胀在气孔部份有某种程度的吸收，微晶彼其间复杂的取向也抑制了热膨胀。

原料焦炭的性状及其制造方式也有很大的影响。

22.单晶石墨沿层面方向和垂直层面方向的弹性模量别离是多少？

产生这种不同的原因是什么？

答：

沿层面方向弹性模量为Ea=1020GPa，垂直层面方向的弹性模量是Ec=36GPa.石墨结晶具有明显的各向异性键合，a轴方向是共价键键合比基于范德瓦尔兹力键合的c轴，其原子面结合力明显大得多，因此a轴的原子间彼此作用势能曲线的谷底曲率比c轴大得多，所以沿层面方向弹性模量比垂直层面方向的弹性模量大得多。

23.试按照单晶石墨沿层面方向和垂直层面方向的弹性模量，依照混合规则估算各向同性石墨材料的弹性模量。

答：

Ea=1020GPa，Ec=36GPa，E=1/[（2/3）（1/Ea）+（1/3）（1/Ec）]=100GPa

24.各向同性石墨材料的弹性模量仅为8～12GPa，远低于其预测值，这是什么原因造成的?

由于实际上在多晶石墨材料中有内在气孔和微观的龟裂由于气孔的存在使模量降低，其关系式可由Knudsen经验式E（P）=E0exp（-bP），来表示，P为气孔率，Knudsen的经验常数b与气孔的形状密切相关，气孔形状为球形时，其值就小，随着由扁平旋转的椭圆变成开裂状的气孔时这一数值急剧增大即与气孔率的关系更为密切。

25.多晶石墨存在非弹性形变的原因是什么？

答：

完全解除负荷后产生有限的残留应变，即表现出所谓的履历现象。

这种非线性估量是由于基于石墨微晶范德华力键合的六角网面的彼此滑移。

除六角平面网格面间的滑移外，在较大的应变领域内微观的不均匀性，基于各向异性的六角平面网格间的微观剥离，开裂的发生都可能是这种非线性的原因。

通常和陶瓷材料相较石墨材料看不到具有脆性，估量其原因之一就是这种非线性变形起作用。

26.影响炭石墨材料强度的结构因素有哪些，它们是如何影响的？

影响强度的结构因素：

弹性模量E、断裂功γ（断裂表面能）、裂纹尺寸C。

由σc=（2Eγ/∏C）1/2知，

E——主要取决于碳材料的键合方式和原子结构、晶体结构、化学成份、微观组织、温度和加载条件和负载持续时间，其中，弹性模量受微观组织影响最严重。

γ——包括热力学化学能（固体内部新生单位原子面所吸收的能量）、塑性形变能（发生塑性性变所需要的能量）、相变弹性能（晶粒弹性各向异性等特性，在必然温度下，引发体内应变和相变的内应力）。

其结果是在材料内部贮存了弹性应变能。

C——在外力作用下，在裂纹周围开裂形成两个新表面，当材料内部贮存的弹性应变能的降低大于由于开裂形成两个新表面所需的表面能时，裂纹将发生扩展。

27.为何炭石墨材料的实际强度远远低于其理论强度？

材料中存在缺点，缺点尺寸越大，强度越低。

还与粒径（负）、孔径及其形状和散布、气孔率（负）有关。

28.试从微观结构上分析提高炭石墨材料强度的途径。

29.提高炭石墨材料抗氧化性的途径有哪些？

答：

a.减小材料的表面积，降低使之与反映气体接触的部份；

b.提高结晶度，减少活性边沿面的缺点

c.尽可能从材料中除去对气体化反映有催化作用的无机物

d.采用添加抑制气化反映的物质和将材料用惰性玻璃覆盖等方式。

抑制气化反映的物质有磷，卤素，硼等化合物。

多数情况下，这些化合物可在炭的边沿面上的活性点形成稳定的复合物，使活性点中毒从而呈现负催化效果。

30.炭与O2、CO2和H2的相对反映速度如何？

答：

气化反映的速度受很多因素的影响，如压强、温度。

另外，即即是同一反映气体，由于炭的种类不同反映速度也不一样。

即即是同一种炭，由于其部位不同反映性也不一样。

由O2产生的气化反映是发烧反映，由H2产生的气化反映也是发烧反映，低温时反映速度较快；CO2产生的气化反映是吸热反映，是在高温时才能发生的反映。

而由化学反映式可知，由O2产生的气化反映速度几乎不受压强影响，由CO2产生的气化反映在低压下反映较快，由H2产生的气化反映压强愈高，反映越易发生。

它们的反映速度按照条件的改变而发生转变，要具体情况具体分析。

例如在800℃，时炭对各类气体的相对反映速度为C-O2>C-CO2>C-H2

31.炭石墨材料的液相氧化与气相氧化有什么区别？

液相氧化：

炭石墨在溶有臭氧的碱溶液，重铬酸钾的硫酸和磷酸溶液，碘酸钾的磷酸溶液，高锰酸钾的硫酸溶液等溶液中，炭被氧化成CO2。

高氧化性的物质优先解决炭的缺点和边沿点，生成CO2和可溶的分解物，羧基或复杂多环芳香烃化合物，进一步被高氧化性物质氧化生成CO2。

同时也会在酸的作用下生成层间化合物，层间距离愈大，生成的分解物愈多；同时结晶度较高的炭石墨材料更易起插层反映，加速液相氧化。

气相氧化：

反映气体自炭表面进行扩散，然后气体在炭的细孔内扩散，这是与表面化学反映有关的一些的反映进程。

同一反映气体，由于炭的种类不同反映速度不同，通常热处置温度高，结晶程度愈高的炭，气化反映性越低；同一种炭，由于其部位不同反映性不一样。

炭具有芳香网面堆叠的结构，网面中碳原子与相邻碳原子牢固的结合在一路，但在网面端部的碳原子（边缘碳）具有不饱和sp2电子，因此端面（边缘面）具有化学活性，在气化反映中优先气化。

32.炭的表面存在哪些含氧官能团？

举例说明表面含氧官能团对活性炭吸附性能的影响。

答：

酸性官能团：

羧基、酚基型羟基、羧酸酐、内酯、内酯（荧光素型）；中性官能团：

羰基、酯基、醌型羰基、环状过氧化物；碱性官能团：

氧萘型结构、类二砒咯基甲酮结构。

含氧官能团与有极性的吸附质由于有静电彼此作用，对这样的吸附质来讲在液相吸附和气相吸附时发现表面官能团有影响。

修饰改性后的活性炭表面的含氧官能团使得活性炭亲水性、吸附选择性、离子互换能力和对金属的亲和力增加，表面pHPZC值降低，所以在吸附金属离子时，活性炭对金属离子的吸附能力和吸附选择性有所提高；活化改性后的活性炭表面官能团增多，使得活性炭的极性、亲水性、催化性能、表面电荷和骨架电子密度发生改变，所以对水溶液中的有机物吸附有必然的影响。

33.测定炭材料表面含氧官能团的方式有哪些？

各有什么优缺点?

滴定法：

按照不同强度的碱与不同的表面含氧官能团反映进行定性与定量分析。

按照消耗碱的量可以计算出相应含氧官能团的含量。

优缺点：

Boehm滴定法是目前最简便常常利用的活性炭表面化学分析方式。

可是需要控制溶液浓度和震荡时间，测量结果可能有较大误差。

2.热分解法：

表现含氧官能团通过热分解产生CO2，CO和H2O.在热分解的升温进程中由生成气的分析可推测各官能团结构和含量程度。

优缺点：

可准确测定各个含氧官能团的含量。

但官能团是以相邻方式仍是孤立方式存在，其离开的气体成份有可能未必一样。

34.试分析石墨具有自润滑性的原因。

减少石墨摩擦损耗的途径有哪些？

原因：

石墨材料石墨化程度高的炭沿炭层面垂直方向产生简单的剥离，由于碳层间的键合强度极弱，因此在经受剪切力时碳层面容易横向滑移。

水或有机分子的吸附可降低石墨的摩擦和磨耗，其程度随分子的吸附量及种类转变。

途径:

（1）在表面层上兼备耐磨耗性润滑膜的DLC膜。

（2）用ECR等离子体附着法通过改变乙烯气体和硅烷气的混合率，形成含硅的炭膜。

维持固体润滑性的同时改善基板的密切结合力。

第二章

1.按原料的不同，炭纤维可以分为哪几类？

各有什么特点？

碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维（VGCF）

粘胶基碳纤维：

具有柔软性好、纯度高、断裂伸长大、密度小、导热系数小等一系列独特性能,最适宜制造隔热和耐烧蚀材料,但由于粘胶基碳纤维具有原丝生产进程污染大、生产工艺复杂、强度低、性价比低等缺点,使其应用范围受到限制。

PAN基碳纤维：

密度小，高模量，高强度，导电性好，热导性好，热膨胀系数小，在惰性气氛中的耐热性好，可在2000℃利用

沥青基碳纤维：

沥青基碳纤维除具有碳纤维的高强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐侵蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好等性能特点。

还具有较高的热传导性能，反向热膨胀系数和超高的模量

酚醛基碳纤维：

酚醛树脂属于难石墨化碳。

用它很难制造高性能碳纤维，但适宜制造ACF（活性碳纤维）。

酚醛基ACF有许多长处：

1.由组成，纯度高2.强度较高，粉尘与毛丝少3.残炭量高，收率高4.吸脱速度快，处置量大5.透气性好，集尘效果好6.柔软，手感性好7.易深加工，可制得多种产品

气相生长碳纤维：

VGCF是碳原予以sp2（石墨和富勒烯）为内层排列的晶态结构，外层为热解碳叠层。

整体呈树木年轮状的伺心圆中空结构。

这种组织构形，给予了VGCF的优良物化特性，其各项性能均优于同类级的OPCF。

因此被以为是超高性能CF。

VGCF可石墨化程度很高，高温处置后，碳层结构与石墨单晶类似

2.炭纤维的结构随热处置温度的升高将如何转变？

它对炭纤维的性能会带来什么影响？

高性能炭纤维随热处置温度升高，碳网面的刚性增加而网面的层间距离缩短，PAN基炭纤维岁热处置温度上升到1000℃，开孔量增大，但超过1200℃开孔几乎完全消失。

随着热处置温度提高，聚丙烯腈基碳纤维抗拉模量增大，沥青基碳纤维随着热处置温度的提高，碳网面变大，取向性变好，成为碳网面岩纤维轴向优先取向的炭纤维，随温度上升，抗拉模量率提高，热处置温度超过2000℃，抗拉模量急剧上升。

3.影响炭纤维弹性模量的结构和工艺因素有哪些？

如何通过控制结构和控制工艺条件提高炭纤维的弹性模量？

答：

炭纤维的同一束纤维中，纤维直径细的炭纤维弹性模量高。

在同一断面上如改变断面形状，也是断面周长长的弹性模量高。

有效控制纤维直径和断面周长，使纤维直径细，断面周长长，可以提高炭纤维弹性模量。

预氧化工序的处置条件（张力、温度、处置时间）对碳化后的纤维组织弹性模量有很大影响。

在预氧化工序进行牵伸的话，可以提高炭纤维的弹性模量。

提高热处置温度，弹性模量可以增大。

4.影响炭纤维抗拉强度的结构和工艺因素有哪些？

如何通过控制结构和工艺条件提高炭纤维的抗拉强度？

碳纤维内微量杂质生成碳化物或蒸发会使碳纤维产生缺点从而抗拉强度降低。

唯恐变大，碳网面间结合的减弱和局部缺点等结构异样部份因应力集中也可致使抗拉强度降低。

纤维直径的细径化和结构上完善碳网面可使高温热处置后的碳纤维抗拉强度增强。

前驱体的组成、结构、纺丝条件、炭化温度、张力、气体气氛等诸多因素可影响抗拉强度。

原料、环境、设备全工序的清洁化，使杂志减少，和各类因素的最优化，可以完善碳网面，提高抗拉强度。

5.简述生产聚丙烯腈基炭纤维的工艺流程及主要工艺参数。

答：

丙烯腈（AN）与少量共聚组分聚合生成聚丙烯腈（PAN），然后通过湿式法来纺丝，制出PAN纤维，PAN纤维在200~300℃的空气中预氧化生成预氧丝。

若预氧丝在800~1200℃氧化气氛中炭化或活化，则生成活性炭纤维；若预氧丝在1200~1400℃的惰性气氛中炭化，就生成炭纤维。

对炭纤维进行表面氧化和上胶等精加工处置，则制得成品；也可让炭纤维在2000~3000℃的惰性气氛中石墨化生成石墨纤维，然后再做表面氧化和上胶精加工处置，就可以制得PAN基炭纤维。

简易流程如图：

（考试时可以只写文字部份，也可以直接画流程图）

6.炭纤维增强树脂复合材料的成型方式有哪些，各有什么特点？

答：

1）纤丝缠绕法。

可以制成以管、罐等圆筒型为代表的各类形状。

纤维束用树脂浸渍，在模型中卷制，固化后离模成型。

对基体树脂要求有：

浸渍速度快，粘性适度，固化收缩小，固化温度低，固化时间短等。

2）拉拔成型法。

其中的湿式法能批量生产，但与之相对应的干式法受到成型品形状、纤维取向等的制约，目前正在进行大的改良。

3）挤出成型法。

是树脂加工成型中生产率最高的方式之一。

这种方式具有循环周期短，不需要精加工，以自动化，尺寸精度高，可加工复杂形状等长处。

其缺点是这种方式仅限于短纤维，不易充分显示发挥纤维的力学特性。

4）手敷法。

是纤维增强塑料（FRP）成型的最大体的形态。

特点是可充分应用浸渍、定形、固化等各类成型技术，以原材料的最佳组合来制作具有最理想特性的FRP，但生产率和经济性不高。

5）袋式法。

袋式法大致分减压袋式法和加压袋式法。

但无论哪一种方式都是在模具和柔软的膜袋之间进行成型。

加压袋式法需加热时，采用加热流体（油或水）的方式。

6）高压釜法。

在成型模上用积层玻璃布覆盖纤维预浸袋，然后将成型模送入高压釜，袋内减压的同时加压加热成型。

从成型物的性能观点讲是一种靠得住性高的成型法，因此在宇航领域普遍采用。

7.制备炭纤维增强树脂复合材料时，通常先要对炭纤维进行表面处置，其目的是什么？

答：

要提高CFRP的特性，炭纤维与基体之间的相适性是重要的，所以对炭纤维进行表面处置起很大的作用。

8.简述CVD法制备C/C复合材料的工艺进程，试说明它与沥青浸渍炭化法制备的C/C复合材料在抗氧化性方面的不同及其产生的原因。

答：

工艺进程：

将气体原料通入到加热至700-2000℃高温的纤维编织成型物中，使炭沉积在纤维上。

9.简述人造石墨材料的生产工序及主要工艺要求。

原料：

人造石墨材料原料煅后焦本身没有烧结性，必需用粘结剂。

原料中的质量特性中以体积密度、真比重、热膨胀系数、灰份、石墨化性等评价焦炭质量的依据，可按照对制品的要求选择不同的原料焦。

破碎、筛分：

将原料焦进行破碎和磨粉，按不同粒级分贮料罐中。

粗碎采用颚式破碎机、锤式破碎机、对辊破碎机等，磨粉利用雷蒙磨、球磨机、棒磨机等，分级利用振动筛或各类风力分级机。

配料：

调整好的各类粒级焦，按照制品的种类、尺寸而决定其在配料中的比例。

粘结剂沥青的利用量要与原料焦的种类、粒度相适应，粒度越细，需要的沥青量就越大；挤压成型的沥青量应低于由吸油量求得的沥青量；以骨料焦大致被浸润，确保成型时有必然的流动性即可。

混捏：

按配方配好的骨料经充分混合后，加入沥青加热混捏。

加热温度应高于沥青软化点；等静压成型要在200℃以上温度进行长时间混捏，除掉沥青中的部份挥发分让糊料变性，混捏条件与挤压成型大不相同。

压型：

将糊料冷却到100-140℃后送入压机糊缸通过定的压嘴挤出。

选择适合的压嘴形状。

焙烧：

生制品要通过700-1000℃焙烧工序，从而取得热稳定性和机械强度。

升温常利用重油或煤