500-1350℃碳化纤维的结构缺陷和力学性能

作     者：林雪 王成国 于美杰 崔晓晨 林治涛 

作者机构：山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 山东大学山东省碳纤维工程技术研究中心济南250061 

出 版 物：《材料研究学报》 (Chinese Journal of Materials Research)

年 卷 期：2013年第27卷第5期

页      面：483-488页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家九七三计划2011CB605601 国家自然科学基金项目50902088 山东省博士后创新项目200902028 山东大学自主创新基金资助 

主　　题：有机高分子材料 碳化纤维 缺陷 力学性能 聚丙烯腈 

摘      要：采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及力学性能测试等方法对500-1350℃碳化纤维进行表征,研究了碳化温度对纤维结构缺陷和力学性能的影响。结果表明:在500-900℃低温阶段其强度和模量都随着碳化温度的升高呈增加趋势,但二者的增长速率在700℃前后是不同的。应力-应变曲线表明,低于700℃出现应力急剧下降的之字形拐点,没有明显屈服;700℃之后先出现屈服,后产生拐点。在1350℃高温阶段,纤维的断裂呈现出典型的脆性材料特征。在500-1350℃,碳化纤维的断裂主要取决于其表面缺陷。700℃和1350℃两种纤维表面都存在沿纤维轴方向的细长裂纹,700℃碳化纤维中的细长裂纹直径约为2 nm,长度从几十纳米到几百纳米,1350℃碳化纤维中的细长裂纹直径约为1 nm,长度在50-190 nm。这些细小的裂纹,可能是导致纤维断裂的主要原因。