PAN基碳纤维微晶结构对拉伸强度的影响

钟云娇，边文凤

(哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨150001)

PAN基碳纤维微晶结构对拉伸强度的影响

钟云娇，边文凤

(哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨150001)

碳纤维由微晶和非晶碳所构成。利用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)研究聚丙烯腈(PAN)基碳纤维微晶结构对拉伸强度的影响机理。结晶度、石墨化程度、微晶无序化程度、微晶尺寸都对拉伸强度有显著影响。结晶度、石墨化程度越大，微晶无序化程度越小拉伸强度越大。微晶尺寸越大拉伸强度越小。比较T300和T700，结晶度、石墨化程度的增加，微晶无序化程度的减小所导致的拉伸强度增量大于微晶尺寸增加所导致的拉伸强度减小量，从而使得T700的拉伸强度大于T300的拉伸强度，同理可知T800的拉伸强度大于T700的拉伸强度。比较M35J和M40J，结晶度、石墨化程度的增加，微晶无序化程度的减小所导致的拉伸强度增量小于微晶尺寸增加所导致的拉伸强度减小量，从而使得M40J的拉伸强度小于M35J的拉伸强度，同理可知M46J的拉伸强度小于M40J的拉伸强度。M35J，M40J和M46J内的较大的微晶对拉伸强度的影响起决定性作用。

PAN基碳纤维；拉伸强度；微晶尺寸；裂纹；结晶度

PAN基碳纤维诞生于1959年[1]，经过半个多世纪的发展，已经成为最重要的碳材料之一。如今，碳纤维广泛应用于航空航天、土木工程、汽车工业、体育产业等领域[2]。碳纤维的微观结构决定着其宏观力学性能[1]。为提高碳纤维的力学性能，学者们对碳纤维微观结构和形态学进行了研究[3-7]。刘福杰等[8]和韩赞等[9]对高模量碳纤维的微观结构进行了研究。……