截面形貌对三叶型SiC纤维电磁性能的影响

通过先驱体转化法,制备出三叶形、三折叶形和T形截面SiC纤维。对3种纤维进行了XRD测试,并使用网络分析仪测试了纤维的电磁性能。3种异形SiC纤维具有相同的XRD谱图,但其介电常数有较大差异,模拟结果表明3种纤维具有不同的吸波性能。     

O—Y型SiC纤维制备及吸波性能研究

为了进一步提高异形SiC纤维的吸波性能，以阻抗匹配理论为指导，设计了O—Y型（喷丝板上由外往里，分别排布了圆形和三叶形两种喷丝孔），通过熔融纺丝、不熔化和烧成，制备了O—Y型同板多形SiC纤维，并对纤维的介电和吸波性能进行了研究。研究表明，在X波段，O—Y型SiC纤维的tanδ0.3～1.3，具有较好的频响效应；O-Y型SiC纤维中三叶形纤维异形度的变化，会引起介电参数的较大变化，异形度在0．9左右时，其tan8最高；O-Y型SiC纤维吸波性能优于纯三叶形SiC纤维和同质量比的圆形和三叶形混杂SiC纤维。     

几种异形碳化硅纤维制备及其吸波性能

以聚碳硅烷为原料,采用不同规格的异形喷丝孔,经熔融纺丝、不熔化和高温处理后,制备了条形、三叶形、四叶形、五叶形、C形和中空碳化硅纤维。表征了纤维形貌,比较研究了不同规格异形纤维的电磁参数和吸波性能,发现在相同表面积下,随叶片数量增加,叶片型SiC纤维的介电常数增大,C形SiC纤维的介电常数大于中空纤维,其损耗角正切低于中空纤维。将不同规格的异形碳化硅进行阻抗匹配可有效提高结构吸波复合材料的吸波性能。     

熔纺三叶形聚乙烯醇纤维的制备及增强水泥基材料

采用自主创新的聚乙烯醇(PVA)熔融纺丝新技术,首次制备了三叶形截面PVA异形纤维,为水泥基复合材料提供新型增强纤维。研究了熔融纺丝和热拉伸对纤维截面形状、热性能、结晶性能、取向度和力学性能等的影响。结果表明,熔纺三叶形截面PVA初生纤维内部结构均匀致密,无明显皮芯结构。经热拉伸处理,纤维能较好保持三叶形截面,异形度为58.2%。PVA分子链在拉伸应力下诱导结晶,纤维结晶结构更完善,结晶度和取向度增加,纤维的强度增加,熔点升高。热拉伸8倍后,纤维强度达3.7 cN/dtex。将三叶形纤维用于水泥基复合材料的增强增韧,当其体积掺量为2%时,纤维增强水泥试件的挠度达17.3%,断裂能达10.5 J。     

连续三叶形碳化硅纤维的性能研究

利用先驱体转化法制备三叶形 SiC纤维,并对纤维性能、电磁参数及其环氧基复合材料的力学性能等进行研究。结果表明三叶形 SiC纤维的异形度、当量直径有一定的分布;三叶形 SiC纤维增强复合材料的弯曲强度为 400MPa,弯曲模量为 30GPa,拉伸强度为425MPa,拉伸模量为 66GPa;电磁参数研究表明在x波段具有较好的频响特性;反射率测试表明,厚度为1.55mm时,在Ku 波段具有较好的吸波效果,反射衰减最大达-26dB。     

纤维参数对聚酯纤维板吸声性能的影响研究

纤维材料是目前常用的吸声材料。而作为纤维材料的原料,纤维的参数差异将决定纤维材料的吸声性能好坏。为此,本研究制备了不同纤维参数的聚酯纤维板,开展了纤维截面形状、纤维细度和纤维长度对聚酯纤维板吸声性能的影响分析,采用响应面法优化得到了最佳纤维参数的聚酯纤维板。研究结果表明,异形聚酯纤维的吸声性能在中频阶段较优于普通圆形聚酯纤维,其中扁平形截面纤维性能最优。纤维细度小的聚酯纤维吸声性能相对更好,而纤维长度对吸声性能没有明显影响。响应面优化分析得到的最优纤维参数为纤维截面扁平,纤维细度3 D、纤维长度65 mm,在此参数条件下制备的8 mm聚酯纤维板后留20 mm空腔的平均吸声系数达到0.54。     

聚合物先驱体溶液浸渍/裂解法制备3D C/SiC CMC的结构与性能

一、前言 连续纤维增强的SiC/SiC和C/SiC陶瓷基复合材料(CMC)由于具有高强、高模,低密度、良好的韧性,抗热震和良好的高温稳定性等一系列优点。目前国内外在高温结构材料方面正在竞相开发。除了一维和二维织物增强的CMC外,近年来由于三维编织技术的进步,3DCMC也开始得到研究。与1D,2D CMC相比,由于三维纤维交叉排列组成的整体网络结构,不仅可以显著改善其径向力学性能,提供复合材料的结构韧性机制,使其径向强度和韧性进一步提高,而且还可以仿形(nearnet shape)编织,从而使高温复合材料可直接成型为勿需机械加工的异形结构部件。目前制备3D CMC的方法主要有泥浆浸渍法和CVI法,泥浆浸渍法主要只用于玻璃基或玻璃陶瓷基,CVI法可用于制备各种氧化物和非氧化物陶瓷基,但设备复杂,工艺周期长。 聚合物先驱体转化法制备CMC由于具有工艺简单,成型温度低等优点,最近受到国内外重视但用此法制备3D CMC尚未见报道。 本文主要借鉴制备3D C/C复合材料的成功经验,探讨了采用聚合物先驱体溶液浸渍法制备3D C/SiC的方法,初步研究了3D C/SiC的结构与性能特点。     

异型截面碳化硅纤维的制备及其雷达吸波特性

以聚碳硅烷为原料,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出了具有异型截面的碳化硅纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面碳化硅纤维的制备工艺。这种纤维与环氧树脂复合制备的结构吸波材料具有良好的雷达吸波性能。     

改性三叶形聚乙烯醇纤维/环氧树脂复合材料的结构与性能

异形截面纤维大的比表面积有利于提高纤维与基体树脂间的界面结合,改善复合材料的强度和韧性.文中采用环氧氯丙烷对熔纺三叶形聚乙烯醇(PVA)纤维进行表面改性,通过模压成型首次制备了改性三叶形PVA纤维/环氧树脂复合材料.对比研究了改性前后三叶形PVA纤维表面结构和性能及对复合材料力学性能的影响.结果表明,改性后三叶形PVA纤维表面出现鳞状沟槽,粗糙度增加;纤维表面接枝了环氧官能团,与环氧预浸料的接触角减小,浸润性增加;表面接枝的环氧官能团参与了基体树脂的固化反应,单纤拔出力提高至3.61 N;改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为62.3 MPa,53.8 MPa和79.0 kJ/m2,比未改性三叶形PVA纤维/环氧复合材料分别提高了22.9％,134.9％和43.1％.     

圆-方异形截面复合材料管件物能量吸收机制

圆形截面复合材料管件物的能量吸收性能比方形截面管件物更加优越,但具有平整表面的方形管件物更容易与其他部件相装配,即方管在实际运用中更具优势。结合圆形与方形管件物的各自优势,以碳纤维为增强体,环氧树脂为基体,利用编织成型方法以及真空辅助树脂传递成型技术制备出编织角度为15°和60°的3类复合材料圆-方形管件物,编号为T15-15、T15-60及T60-60。通过准静态压缩实验研究了3类管件物的能量吸收性能,发现通过合理的编织角设计,可以利用周向纤维限制轴向中央裂纹的扩展,使复合材料内部更多的纤维发生断裂,从而提高纤维增强复合材料管件物的能量吸收性能。最终制备了集高能量吸收性能与易装配性于一身的圆-方异形截面复合材料管件物。     

A review of third generation SiC fibers and SiC_f/SiC composites

Compared with the first and second generations SiC fibers, the third generation SiC fibers have obvious improvement in heat-resistance, oxidation-resistance and creep-resistance, which promote the development of SiCf/SiC composite materials. Therefore, the third generation SiC fibers have more advantages and broader prospects in engineering applications. In this paper, the fabrication and properties of the third generation SiC fibers are compared and discussed. The preparation processes of the third generation SiC fibers reinforced SiC matrix composites and their application in aeroengine and nuclear energy fields are summarized, while their future development is prospected as well.     

SiC陶瓷纤维力学性能评价

耐高温SiC陶瓷纤维是CMCs的主要增强体.SiC纤维必须有适宜的物理、化学、机械性能,包括刚度(杨氏模量)、强度、抗蠕变性、耐氧化性,这些性能是制约CMCs工业应用的重要因素.本文总结了SiC陶瓷纤维符种力学性能状况,包括强度、模量与测试温度和室温的关系以及与时效的关系,蠕变行为及热处理、氧化、时效对其影响,断裂行为及热处理和氧化的影响.最后,对SiC陶瓷纤维力学性能发展方向提出了建议.     

SiC纤维表面(BN-SiC)n复合涂层的制备及单丝拉伸性能

为制备出理想的连续纤维增韧陶瓷复合材料界面相,利用化学气相沉积（CVD）工艺在SiC纤维表面连续制备出三种类型的（BN-SiC）_n复合界面涂层,对其进行微观结构表征,并通过单丝拉伸测试研究不同涂层对纤维单丝拉伸性能的影响。结果表明：SiC纤维表面沉积的（BN-SiC）_n涂层较为均匀致密。单丝拉伸强度随着涂层层数的增加而降低。单层BN涂层的SiC纤维具有最高的单丝强度保持率（70%）和最大的拉伸伸长率（2.3%）。具有（BN-SiC）₁与（BN-SiC）₂复合涂层的SiC纤维单丝的拉伸性能相比原始SiC纤维有明显下降,拉伸强度保持率分别是42.1%和32.3%。     

先驱体转化法制备SiC纤维的研究进展

先驱体法制备的SiC纤维是高性能陶瓷基复合材料(CMC)的关键增强材料. 在过去三十年里, 已发展了三代SiC纤维. 本文综述了三代SiC纤维制备工艺、组成结构和性能的发展变化情况, 分析了SiC纤维的耐高温、抗氧化、模量和高温抗蠕变性能与其组成和结构的相互关系, 总结了提高纤维性能的主要方法.     

含异质元素碳化硅纤维及其吸波性能研究进展

含异质元素碳化硅纤维由于其满足结构吸波材料对承载、吸波的要求，已经成为当今SiC系列纤维的重要发展方向之一。综述了近年来国内外含异质元素SiC纤维的研究进展，重点介绍了含异质元素SiC纤维的种类、制备及其吸波性能，并展望了今后的发展方向。     

连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展

连续SiC纤维最主要的制备方法是先驱体转化法, 目前已发展到第三代, 它主要作为SiC基复合材料(SiC_f/SiC)的增强体。SiC_f/SiC具有优异的耐高温、抗氧化和高温抗蠕变性, 及其在中子辐照条件下的低放射性, 成为高温、辐射等苛刻条件下结构部件的优先候选材料。本文首先对国内外SiC纤维的发展, 尤其是对第三代SiC纤维的不同制备思路和特征进行了介绍。然后, 对SiC_f/SiC制备工艺和性能的进展进行了综述, 突出了制备工艺创新与SiC纤维发展的关系。最后, 对近几年SiC_f/SiC在高性能航空发动机、聚变反应堆领域的应用进展进行了总结, 并对国内连续SiC纤维和SiC_f/SiC复合材料的发展进行了展望。     

BN/SiC复合界面层对SiC纤维和PIP-Mini复合材料力学性能的影响

采用化学气相渗透(CVI)工艺, 在SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC复合界面层, 对沉积界面层前后纤维的力学性能进行了评价。采用聚合物浸渍裂解(PIP)工艺进行致密化, 制得以原纤维、BN界面层和BN/SiC界面层纤维增强的三种Mini-SiC_f/SiC复合材料, 研究其微观结构和拉伸性能。结果表明: 采用CVI工艺制得的界面层厚度均匀、结构致密, 其中BN界面层中存在六方相, 晶体尺寸为1.76 nm; SiC界面层结晶性较好, 晶粒尺寸为18.73 nm; 沉积界面层后SiC纤维的弹性模量基本保持不变, 拉伸强度降低。与SiC_f/SiC相比, PIP工艺制备的SiC_f/BN/SiC和SiC_f/(BN/SiC)/SiC-Mini复合材料所能承受的最大拉伸载荷和断裂应变明显提升, BN界面层起主要作用。由断面形貌分析可以看出, SiC_f/BN/SiC和SiC_f/(BN/SiC)/SiC复合材料的纤维拔出明显, 说明在断裂时消耗的能量增加, 可承受的最大载荷增大。     

In situ growth carbon nanotube reinforced SiCf/SiC composite

Carbon nanotube (CNT) reinforced SiC_f/SiC composite was prepared by in situ chemical vapor deposition (CVD) growth of CNTs on SiC fibers then following polymer impregnation pyrolysis (PIP) process. The nature of CNTs and the microstructure of the as prepared CNT-SiC_f/SiC composite were investigated. The mechanical properties of the as prepared CNT-SiC_f/SiC composite were measured. The results reveal that the in situ CVD growth of CNTs on SiC fibers remarkably promotes the mechanical properties of SiC_f/SiC composite. The secondly pull-out of CNTs from matrix during the pull-out of the SiC fibers from matrix consumes the deformation energies, resulting in promotion of the mechanical properties for composite.     

BN/SiC复合涂层改性炭纤维的吸波性能研究

以尿素、硼酸为原料, 采用浸涂工艺先在炭纤维表面制备BN涂层, 再以三氯甲基硅烷为前驱体, 采用化学气相沉积工艺在纤维表面沉积SiC涂层, 制得了BN/SiC复合涂层改性炭纤维。对BN/SiC复合涂层改性炭纤维的微观结构、抗氧化性能、介电性能及吸波性能进行了研究。结果表明: 炭纤维表面BN涂层的厚度约为0.1 μm, SiC涂层的厚度约为0.7 μm。炭纤维经表面BN/SiC复合涂层改性后, 抗氧化性能明显提高, 开始明显氧化失重温度从560℃提高到790℃, 最终氧化温度从780℃提高到1200℃以上; 且介电性能得到有效改善, 吸波性能显著提高。相比于未改性炭纤维, 厚度为2 mm的BN/SiC复合涂层改性炭纤维的最小反射率减小到-13.3 dB, 小于-10 dB的带宽增加至2.5 GHz。