中間相碳微球的成型燒結工藝及其材料性能的研究.pdf

1、本文以中間相碳微球為碳前驅(qū)體材料,采用水基流延工藝成型,通過金屬攙雜和液相強化燒結制備了高性能、低孔隙率的碳材料層板,并系統(tǒng)的研究了在燒結過程中金屬攙雜物對碳材料相變及其性能的影響,同時研究了碳纖維對成型工藝和燒結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.在本文實驗中,采用的MCMB具有2.1的C/H摩爾比,平均尺

2、寸為12μm,通過冷模壓然后分別在800,1150和1400℃下進行真空燒結.在1400℃燒結獲得的碳材料具有較高的密度、較好的彎曲強度和導電性.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行為以及溶劑、增塑劑、分散劑和粘結劑對其流變行為的影響.有很多金屬和非金屬的摻雜物對碳材料的石墨化具有催化作用.本文通過在流延漿料中添加

3、一定量的Ti,ZrO<,2>和B<,4>C,在MCMB中進行摻雜.經(jīng)過1400℃真空燒結,結果發(fā)現(xiàn)它們都具有催化石墨化的效應,并且碳材料的性能也得到改善.通過在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/碳復合材料.對漿料的流變行為研究發(fā)現(xiàn),增加碳纖維的含量和長度都會影響流延漿料的剪切粘度.最后,通過在MCMB漿料中摻雜預合金化的雙組元金屬粉來進行液相強化燒結,獲得的碳復合材料具有較好的性能和較低