Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование структуры волокнистых углеродных материалов методом рентгеновской дифрактометрии

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-11-31-36

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты исследования структуры углеродных материалов методом рентгеновской дифрактометрии. С использованием рентгеновского дифрактометра D8 ADVANCE (фильтрованное CuKα-излучение) анализировали углеродные волокна с различными температурными (от ~2300 до ~3000 °C) режимами термообработки. Показано; что при проведении диагностики структуры волокнистых углеродных материалов; в которые рентгеновские лучи проникают на большую глубину; необходимо ограничивать толщину объекта исследования до ~0,1 мм для обеспечения условия самофокусировки всем объемом образца; формирующим дифрагированный пучок. Материал углеродных высокомодульных волокон может быть гетерогенным; включать области когерентного рассеяния; параметры кристаллической структуры которых отличаются. В результате экспериментально наблюдаемые дифракционные максимумы 002; 004 и 006 становятся асимметричными и не описываются функциями Гаусса; Лоренца или Войта. Поэтому получаемые по стандартной методике средние значения межплоскостного расстояния и размеры областей когерентного рассеяния не отражают реальную структуру материала. Профиль асимметричного дифракционного максимума 002 анализировали с помощью программы Origin. Это позволило исследовать тонкую (гетерогенную) структуру волокна; которая во многом определяет физико-механические свойства материала. Приведены данные анализа профилей максимумов 002 углеродных образцов до и после удаления CuKα2-составляющей. Выполнено сравнение результатов разделения экспериментально наблюдаемых асимметричных дифракционных максимумов 002 на симметричные максимумы; описываемые функциями Гаусса; Лоренца и Войта. Установлено; что предпочтительно разложение на компоненты; описываемые функциями Гаусса или Войта.

Об авторах

В. А. Тюменцев
Челябинский государственный университет
Россия

Василий Александрович Тюменцев

454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 129



А. Г. Фазлитдинова
Челябинский государственный университет
Россия

Альфия Габдиловна Фазлитдинова

454001, Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д. 129



Список литературы

1. Zhua C. Zh., Yua X. L., Liua X. F., et al. 2D saxs/waxd analysis of PAN carbon fiber microstructure in organic/inorganic transformation / Chinese Journal of Polymer Science. 2013. Vol. 31. N 5. P. 823 – 832.

2. Rahaman M., Ismail A., Mustafa A. A review of Heat Treatment on Polyacrylonitrile Fiber / Polymer Degradation and Stability. 2007. Vol. 92. P. 1421 – 1432.

3. Naraghi M., Chawla S. Carbonized Micro- and Nanostructures: Can Downsizing Really Help? / Materials. 2014. N 7. P. 3820 – 3833.

4. Wang B., Xiao Sh., Cao W., et al. Evolution of Aggregation Structure of Polyacrylonitrile Fibers in the Cyclization Reaction / Journal of Applied Polymer Science. 2012. Vol. 124. P. 3413 – 3418.

5. Liu J., Xiao S., Shen Z., et al. Study on the oxidative stabilization of polyacrylonitrile fibers by microwave heating / Polymer Degradation and Stability. 2018. Vol. 150. P. 86 – 91.

6. Yang J., Liu Y., Liu J., et al. Radial and Continuous Preparation of Polyacrylonitrile-Based Carbon Fibers with Electron-Beam Irradiation Pretreatment / Materials. 2018. Vol. 11. N 8. P. 1270 – 1280.

7. Zhao W., Lu Y., Zhou L., et al. Effects on the oriented structure and mechanical properties of carbon fibers by pre-irradiating polyacrylonitrile fibers with y ray / J. Mater. Sci. 2016. Vol. 51. P. 7073 – 7084.

8. Fazlitdinova A. G., Tuymentsev V. A., Podkopaev S. A., Shveikin G. P. Changes of polyacrylonitrile fiber during thermal stabilization / J. Mater. Sci. 2010. Vol. 45. P. 3998 – 4005.

9. Ozbek S., Isaac D. Strain-induced density changes in PAN-based carbon fibres / Carbon. 2000. Vol. 38. P. 2007 – 2016.

10. Liu F., Wang H., Xue L., et al. Effect of microstructure on the mechanical properties of PAN-based carbon fibers during high-temperature graphitization / J. Mater. Sci. 2008. Vol. 43. N 12. P. 4316 – 4322.

11. Li D., Wang H., Wang X. Effect of microstructure on the modulus of PAN-based carbon fibers during temperature treatment and hot stretching graphitization / J. Mater. Sci. 2007. Vol. 42. P. 4642 – 4649.

12. Tyumentsev V. A., Fazlitdinova A. G. The relationship of production modes and the fine structure of carbon fiber / JTF. 2016. Vol. 86. Issue 3. P. 62 – 69.

13. Bukalov S. S., Leytes L. A., Goloveshkin A. S., et al. The research of carbon fiber structure obtained by high-temperature thermomechanical treatment of polyacrylonitrile filament using Raman scattering spectroscopy and X-ray diffraction / Izv. RAN. Ser. Khim. 2018. N 6. P. 1002 – 1009 [in Russian].

14. Zhu H., Li X., Han F., et al. The effect of pitch-based carbon fiber microstructure and composition on the formation and growth of SiC whiskers via reaction of such fibers with silicon sources / Carbon. 2016. Vol. 99. P. 174 – 185.

15. Cao J., Zhao W., Gao S. Properties and Structure of In Situ Transformed PAN-Based Carbon Fibers / Materials. 2018. Vol. 11. N 6. P. 1017 – 1026.

16. Lee S., Kang D., Lee S., Roh J. X-ray diffraction analysis of the effect of ball milling time on crystallinity of milled polyacrylonitrile-based carbon fibers / Carbon letters. 2018. Vol. 26. P. 11 – 17.

17. Lachter J., Bragg R. Interstitials in graphite and disordered carbons / Phys. Rev. B. 1986. Vol. 33. N 12. P. 8903 – 8905.

18. Tadjani M., Lechter J., Kabret T., Bragg R. Structural disorder induced in graphite by grinding / Carbon. 1986. Vol. 24. N 4. P. 447 – 449.

19. Aladekomo J., Bragg R. Structural transformations induced in graphite by grinding: Analyusis of 002 X-ray diffraction line profiles / Carbon. 1990. Vol. 28. N 6. P. 897 – 906.

20. Kawamura K., Bragg R. Graphitization of pitch coke: changes in mean interlayer spacing, strain and weight / Carbon. 1986. Vol. 24. N 3. P. 301 – 309.


Для цитирования:


Тюменцев В.А., Фазлитдинова А.Г. Исследование структуры волокнистых углеродных материалов методом рентгеновской дифрактометрии. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(11):31-36. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-11-31-36

For citation:


Tyumentsev V.A., Fazlitdinova A.G. Study of the structure of fibrous carbon materials using X-ray diffractometry. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(11):31-36. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-11-31-36

Просмотров: 57


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)