碳素纤维及其复合材料具有优异的热辐射性能，以其作为辐射源的硅碳棒波长匹配性良好，加热效率较高。针对自行研制的碳素纤维及其复合材料硅碳棒开展电热辐射性能的应用研究，分析硅碳棒制备工艺与电热性能的相互关系，系统探讨物相结构、制备工艺与碳素纤维及其复合材料热辐射性能的变化规律，可为高性能碳素热辐射材料的制备提供帮助。本文首先进行了硅碳棒的失效问题分析，以优化工艺为目的研制了硅碳棒股线的捻制缠绕设备和碳素复合材料电热体的高温定型装备，在制备出高质量硅碳棒的基础上测试其相关的电热性能并进行机理分析，之后系统研究碳素纤维及其复合材料电热体热辐射性能的变化规律，最后从工程应用出发，进行碳素复合材料硅碳棒辐射热流密度分布的数值模拟。

        通过报废硅碳棒的失效原因总结，确定了股线型硅碳棒的捻制缠绕以及碳素复合材料电热体的高温定型是硅碳棒制备的关键步骤。在此基础上研制了硅碳棒股线的捻制缠绕设备并建立其工艺计算模型，开发了碳素复合材料电热体的高温定型装备并优化了定型后电热体的脱芯工艺。性能测试表明，经工艺优化后碳素复合材料硅碳棒的功率偏差可控制在SW内，表面温度均匀性较好，使用寿命达12000小时，电阻变化率较小，高压负载条件下的安全性较好，在具有较强的热辐射能量分布。

        系统研究了制备工艺与硅碳棒电热性能(功率密度一温度关系、阻温特性和热惯性)的相互关系。结果表明，采用氮气瞬时高温法进行硅碳棒表面除杂，所得的带支撑芯股线型碳素纤维硅碳棒在相同功率密度下的稳定工作温度较高，电阻变化率较低，热惯性小。此外，支撑芯的存在不利于硅碳棒电热性能的提高，脱离石英支撑芯的限制，采用碳素纤维多股线，选用适宜浓度的定型胶进行高温定型处理，所得的无支撑芯碳素复合材料硅碳棒在相同功率密度下的稳定工作温度较高，电阻变化率较低，热惯性较小，其各项电热性能均优于碳毡硅碳棒。

        建立硅碳棒传热微分方程，求解得到硅碳棒稳定温升及瞬时升温时间的数学表达式，经分析，碳素电热体的热辐射性能是影响硅碳棒功率密度一温度关系和热惯性的重要因素，提高碳素电热体的总发射率可以提高硅碳棒的稳定工作温度、降低瞬时升温时间。建立硅碳棒电阻变化率与端头接点特性、碳素材料初始电阻率的关系，碳素电热体的初始电阻率越小、单丝搭接点越多、接点处接触压力越大及接触点越多，硅碳棒电阻变化率越小。http://www.guitanbang.net.cn/

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