碳纖維材料在石墨化過程中“氣脹”現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？

 碳纖維材料(Material)在石墨(化學(xué)式C )化過程(guò chéng)中，1400～2100℃的溫度（temperature)區(qū)間內(nèi)，碳纖維材料產(chǎn)生的不可逆體積（volume)膨脹(inflate)稱為“氣脹”。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。炭材料在上述溫度區(qū)間受到高溫?zé)崽幚?chǔ lǐ)時，碳纖維材料結(jié)構(gòu)中鍵合在雜環(huán)上的硫（化學(xué)符號：S）和氨（化學(xué)式：NH3） 在某一個狹小的溫度范圍(fàn wéi)內(nèi)以氣體硫化物和氮化物（nitride）的形式突然被釋放(release)出來，碳纖維材料產(chǎn)生一個突然增大的體積膨脹，這種不可逆膨脹由于碳纖維材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞(vandalism)而產(chǎn)生，因此，當(dāng)石墨制品從高溫冷卻(cooling)下來后也不再恢復(fù)。“氣脹”在碳纖維材料內(nèi)部造成很大的壓力，致使碳纖維材料產(chǎn)生許多孔隙和裂紋，從而增加了石墨制品的內(nèi)應(yīng)力，降低（reduce)了石墨材料的強度（strength)。因此，“氣脹”是碳纖維材料石墨化處理過程中的有害效應(yīng)。 copyright 123456

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      碳(C)質(zhì)原料的含硫（化學(xué)符號：S）量和含氮量對“氣脹”程度有很大的影響(influence)，原料中兩者的包含比重越高，所制炭坯在石墨(化學(xué)式C )化過程(guò chéng)中產(chǎn)生的不可逆膨脹(inflate)率也越大。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。比較而言，石油焦的硫含量稍高一些，瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹脂)焦的氮含量稍高一些，石油系針狀焦的“氣脹”是由于硫元素引起的，而瀝青針狀焦的“氣脹”除硫元素外，與氮元素也有一定關(guān)系。“氣脹”的大小是鑒定(同義詞:判定、判斷、判決)針狀焦質(zhì)量的重要指標(biāo)（target aim)之一。
     “氣脹”程度還取決于原料焦的微氣孔率、逸出氣體的壓力和焦炭（Coke）氣孔壁的阻力等。原料焦的微氣孔能容納(指方便地或不擁擠地裝載)逸出的氣體，對 123456
“氣脹”有所緩沖。逸出氣體的壓力則取決于硫（化學(xué)符號：S）化物和氮化物（nitride）的逸出速率和數(shù)量、氣孔通道的尺寸和長度。氣孔壁阻力取決于氣
孔壁的厚度和取向性。