含先驱体聚合物浆料浇注成型制备SiC多孔陶瓷

采用SiC粉体与聚碳硅烷(PCS)为原料浇注成型低温烧结制备SiC多孔陶瓷,研究了PCS含量对SiC多孔陶瓷性能的影响。结果表明,PCS含量大于2wt%时可浇注成型,PCS经烧结后生成裂解产物将SiC颗粒粘结起来。所得SiC多孔陶瓷孔径呈单峰分布、孔径分布窄、热膨胀系数低、烧结过程中线收缩率小。随着PCS含量的增大烧成SiC多孔陶瓷的孔隙率降低,但强度显著提高。PCS含量为6wt%时多孔陶瓷的孔隙率、弯折强度和线收缩率分别为36.2%、33.8MPa和0.42%。     

聚碳硅烷低温烧结碳化硅网眼多孔陶瓷的研制

通过有机模板复制法,以聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)为粘结剂和烧结助剂,通过离心工艺二次挂浆制备出低温烧结高强度碳化硅网眼多孔陶瓷.系统地研究了烧结温度、保温时间等工艺参数对制得的碳化硅网眼多孔体微观结构与性能的影响.研究结果表明:最佳烧结温度为1100℃,合适的保温时间为1h,且所制备的网眼多孔体的孔筋厚度均匀.用10PPI(pores per inch)和25PPI有机模板制得的网眼多孔体抗压强度分别为(1.08±0.21)MPa和(2.19±0.32)MPa,耐火温度高达1690℃,而且抗热震性能优良.当淬冷温度大约为1400℃,用25PPI有机模板,经PCS浆料二次挂浆制备的网眼多孔体的热震损伤参数(Dts)仅为0.36.     

C/SiC复合材料的低温制备工艺研究

陶瓷基复合材料制备温度过高一直是制约其引入主动冷却工艺、突破其本征使用温度的主要原因之一。采用差热(TG-DTA)、红外(IR)、X射线衍射(XRD)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上说明了先驱体聚碳硅烷(PCS)低温(1000℃)陶瓷化的可行性。结果表明:聚碳硅烷在750℃实现无机化,880℃开始结晶,即聚碳硅烷在高温合金耐受温度范围(1000℃)内,即可实现陶瓷化。以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,炭纤维为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺低温制备了炭纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料,当制备温度为900℃时,所制备C/SiC复合材料密度为1.70g/cm3,弯曲强度达到657.8MPa,剪切强度为61.02MPa,断裂韧性为22.53MPa.m1/2,并采用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的微观形貌进行了分析。     

聚碳硅烷纤维的不熔化与SiC纤维制备研究

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压反应制备了聚碳硅烷(PCS)先驱体,经熔融纺丝制备了PCS纤维,研究了在190 C下不同不熔化时间对PCS纤维氧化增重、Si-H键反应程度、凝胶含量、氧含量及最终SiC纤维氧含量与性能的影响.研究表明,在不熔化过程中,PCS结构中的Si-H键与氧反应,在PCS分子间形成Si-O-Si交联结构.随着不熔化时间的延长,PCS纤维发生氧化增重、Si-H键反应程度提高、凝胶含量增加,SiC纤维中氧含量也逐渐增加.在不熔化保温3h,制备的SiC纤维强度可达2.52GPa.随着不熔化时间的进一步延长,SiC纤维氧含量增加,其强度逐渐降低.     

含硼聚碳硅烷的制备及热解行为EI北大核心CSCD

为制备陶瓷产率高、高温性能优良的碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,利用频那醇硼烷(PINB)与聚碳硅烷(PCS)的脱氢偶合反应,对聚碳硅烷进行化学改性。改变PINB与PCS的质量比(1∶20、1∶10、1∶5),制备了一系列不同硼(B)含量的含硼聚碳硅烷(PBCS)。通过傅里叶变换红外光谱分析、核磁共振氢谱分析、热重分析以及X射线衍射分析等手段研究了PBCS的组成、结构及热解行为。结果表明,通过B-H键的反应将B元素以PINB骨架形式引入PCS结构;引入B元素可以将PCS的陶瓷产率从78%提高至92%;另外,B元素的引入引起PCS的交联,PBCS的热解过程分3个阶段。同时B元素的引入抑制了SiC晶体的生长,将材料的耐温性能提高至1400℃。     

含硼聚碳硅烷的制备及热解行为

为制备陶瓷产率高、高温性能优良的碳化硅(SiC)陶瓷先驱体,利用频那醇硼烷(PINB)与聚碳硅烷(PCS)的脱氢偶合反应,对聚碳硅烷进行化学改性。改变PINB与PCS的质量比(1∶20、1∶10、1∶5),制备了一系列不同硼(B)含量的含硼聚碳硅烷(PBCS)。通过傅里叶变换红外光谱分析、核磁共振氢谱分析、热重分析以及X射线衍射分析等手段研究了PBCS的组成、结构及热解行为。结果表明,通过B-H键的反应将B元素以PINB骨架形式引入PCS结构;引入B元素可以将PCS的陶瓷产率从78%提高至92%;另外,B元素的引入引起PCS的交联,PBCS的热解过程分3个阶段。同时B元素的引入抑制了SiC晶体的生长,将材料的耐温性能提高至1400℃。     

先驱体转化-热压烧结Cf/SiC复合材料的緻密化机理

本文采用先驱体裂解-热压烧结方法制备出了Cf/SiC复合材料,并重点研究了复合材料的致密化过程.结果表明,复合材料主要是通过液相烧结而得到致密化的.由于复合材料中聚碳硅烷(PCS)的裂解不仅有利于烧结液相的形成,而且形成了大量的纳米级SiC颗粒,因此,复合材料能够在较低烧结温度下得到较好的致密化,从而使复合材料具有较好的力学性能.     

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料，考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明，SiC微粉含量过低，材料内部存在大的孔洞，容易造成应力集中，导致材料的力学性能较差；而当SiC微粉含量较高时，在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大，同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30％(质量分数)时，所制备的材料的力学性能较好，其弯曲强度和拉伸强度分别为246．4MPa和72．5MPa。     

SiC-C纤维的研制

用聚碳硅烷(PCS)与煤沥青(P)共混,制得了PCS-P共混物。该共混物经熔融纺丝、不熔化处理、高温烧结成形,制得SiC-C纤维,其电阻率随沥青含量增加而减少,强度和模量随沥青含量增加而降低。该共混物是一种既有较高强度又能控制电阻率的新型混杂纤维,可用于结构吸波材料。     

三维整体编织物增强陶瓷基复合材料的制备工艺及性能表征

本文研究了以连续碳纤维(C_f)三维整体编织物(3D-B)为增强体,以聚碳硅烷(PCS)裂解转化成碳化硅(SiC)为基体的陶瓷基复合材料(CMC)的制备工艺,探讨了不同工艺方法对复合材料微观和宏观性能的影响,并提出进一步改善制各工艺,提高复合材料性能的途径。研究结果表明,采用聚碳硅烷/二乙烯基苯(PCS/DVB)体系浸渍经交联固化后可以大大缩短裂解时间,致密化效率较聚碳硅烷/二甲苯溶液(PCS/Xylene)体系有着显著提高。对于3D-B C_f/SiC CMC用PCS/DVB体系浸渍经7个浸渍裂解周期后试样密度为1.65g/cm3,弯曲强度达326MPa,断裂韧性K_IC为13.72MPa·m1/2;用PCS/Xylene体系浸渍的试样密度为1.54g/cm3,弯曲强度为243MPa,断裂韧性K_IC为8.19MPa·m1/2。研究中利用扫描电镜观察了弯曲试样的断口以分析材料破坏时纤维的断裂、拨出形貌。