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石英纤维热损伤机制

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甄强[1] 张大海[2] 王金明[2] 王廷云[3]

[1]上海大学材料科学与工程学院,纳米科学与技术研究中心,上海200444 [2]先进功能复合材料技术国防科技重点实验室,北京100076 [3]上海大学上海市光纤重点实验室,上海200072

《复合材料学报》

2008年第25卷第1期

摘　　要:

通过TG／DSC和高温XRD对石英纤维的高温相转变行为进行了研究，通过高分辨SEM对经不同温度处理过的石英纤维的表面形貌进行了研究，并用抗拉强度实验机测量了这些石英纤维的抗拉强度。研究结果表明，低于1000℃处理的石英纤维热损伤可分为两个阶段：（1）在低于600℃的热处理温度范围内，由于石英纤维表面处理剂的挥发，石英纤维直径逐渐减小，原来表面的裂纹、条状和圆形凸起等缺陷逐渐显露出来，导致石英纤维抗拉强度缓慢降低；（2）在600～1000℃的热处理温度范围内，石英纤维表面处理剂挥发完毕，在热处理的升降温过程中，由于热应力的作用，表面的条状和圆形凸起开始剥落，造成一定数量的新的表面裂口和裂纹缺陷。温度越高，石英纤维表面的条状和圆形凸起剥落现象越明显，这是造成这一温度条件下石英纤维强度显著降低的主要因素之一。此外，结合TG／DSC和XRD的研究结果，石英纤维低于1000℃热处理后，虽然没有明显的相变化，但是晶体结构有序化程度提高，表面开始析出α-方石英并导致纤维表面形成一定数量的凸起缺陷，这也是导致高温处理后石英纤维热损伤的原因之一。