基体改性对SiC/SiC复合材料高温抗氧化 性能的影响

采用先驱体浸渍-裂解工艺结合三种基体改性方式制备了SiC/SiC复合材料，通过形貌分析和力学性能测试，分析了基体改性对SiC/SiC复合材料高温抗氧化性能的影响。研究表明，经1200℃静态空气氧化100h后，三种基体改性的复合材料弯曲强度几乎没有下降，氧化200h后，弯曲强度保留率均可达到80%；氧化300h后，复合材料内部结构没有氧化现象，表面区域界面层的氧化程度降低。改性基体中的B元素氧化生成液相封填SiC涂层表面，延缓了SiC涂层的氧化进程，并阻止氧化介质进入复合材料内部，保护纤维和界面层，从而使SiC/SiC复合材料的长时静态高温抗氧化性能明显提高。     

SiC/SiC复合材料的制备及力学性能研究

采用低压化学气相渗透（LPCVI）工艺制备了具有不同热解碳界面层厚度的SiC/SiC复合材料,对热解碳沉积工艺以及复合材料的力学性能进行了研究.结果表明：沉积温度、系统总压、PN2/PC3H6均会使沉积热解碳的形貌发生改变;随热解碳界面厚度增加,复合材料的韧性提高,弯曲强度先增大后减小.     

界面涂层与基体对先进CVI-SiC/SiC复合材料性能的影响

对含有几种典型界面结构和SiC纳米线的CVI—SiC／SiC复合材料的弯曲性能和断裂韧性进行了比较研究．研究表明：界面涂层对SiC／SiC的力学性能至关重要，120nm厚的碳界面涂层使材料的强度与韧性都增加一倍；在用140nm厚的SiC层将该碳层分为更薄的两层，形成C／SiC／C多层界面涂层时，材料的强度没有明显的变化，而断裂韧性则略有提高．对基体中弥散分布有SiC纳米线的SiC／SiC的力学性能研究表明，SiC纳米线具有非常高的强化效率，使SiC／SiC复合材料具有更高的强度和韧性．     

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美国、欧洲、日本等国研究人员的广泛关注。本文从组成、制备工艺、加工工艺和考核应用等方面,综述了SiC/SiC复合材料的国内外研究进展,并指出了目前面临的问题和机遇。     

SiC/SiC复合材料制备技术研究进展

SiC/SiC复合材料具有耐高温、低密度、抗氧化、抗热震、耐烧蚀等特性,被广泛地应用于航空、航天、能源、交通等领域。简单介绍了SiC陶瓷、SiC/SiC复合材料,并综述了前驱体浸渍热解技术(PIP)、化学气相渗透技术(CVI)、浆料浸渗-热压技术(SI-HP)和反应性熔体浸渗技术(RMI)制备SiC/SiC复合材料的研究进展。     

SiC/SiC陶瓷基复合材料环境障涂层热冲击失效机理分析

环境障涂层（EBCs）是确保陶瓷基复合材料在航空发动机使用环境下可靠性与耐久性的关键因素。以聚合物浸渍热解（PIP）和化学气相渗透（CVI）工艺制备的SiC/SiC陶瓷基复合材料为基体，采用大气等离子喷涂（APS）在SiC/SiC复合材料表面制备EBCs，并分别在1200、1300 ℃进行热冲击试验。结果表明:PIP-SiC/SiC基体表面的EBCs在1200 ℃经历1425次热冲击出现了涂层剥落现象，而CVI-SiC/SiC基体表面的EBCs在1300 ℃经历2000次热冲击循环后，涂层表面依然完整，未见失效和剥落现象，这主要是由于基体的热导率差异造成的。     

SiC/SiC-哈氏合金异质连接机制及其氟熔盐腐蚀特性分析（英文）

以Cu-2.67Ni钎料,采用钎焊工艺获得了SiC/SiC复合材料-哈氏合金异质接头,并研究了其在800℃的FLiNaK熔盐中的腐蚀行为。利用不同手段表征了接头微观结构和氟熔盐腐蚀行为。结果表明, Ni、Cr、Mo等合金元素以及SiC中的Si元素发生互扩散。Cr元素替代Ni元素,在焊料–复合材料界面富集并形成不连续碳化物层。高温钎焊加速Ni扩散并侵蚀SiC,低温钎焊导致焊料熔融不充分。钎焊过程中的元素扩散改变了哈氏合金的组成,导致其耐腐蚀性能恶化。Cr与Si的选择性溶出导致钎焊接头及合金的腐蚀损伤,这与热力学计算结果一致。     

A-SSTR2碳化硅复合材料第一壁热工设计窗口

对日本原子力研究所那珂研究所堆概念设计室正在进行的先进稳态托卡马克堆2(A-SSTR2)的包层及SiC/SiC复合材料第一壁进行有限元分析和计算。使用有限元程序ADINA 7.4进行比较分析和设计,通过对各种几何位形和材料敏感参数选择的二维计算分析,建立了以最大温度和最大热/机械应力为基础的第一壁设计窗口。为了满足水力学要求,最后选择了冷却剂管道尺寸为4 mm×8mm,相邻管道之间距离为4 mm的第一壁设计方案。这种方案对应的热导率高达50 W/m·K。     

以新型先驱体浸渍裂解制备SiC/SiC复合材料弯曲性能研究

以一种新型先驱体LPVCS为原料、KD-1型SiC纤维作为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备了SiC/SiC复合材料,并对其性能及微观形貌进行表征。实验结果表明,以LPVCS为先驱体、经过热模压辅助成型工艺处理的材料密度为2.11g/cm3,孔隙率为6.25%,而且材料制备周期大大缩短。采用CVD工艺在SiC纤维表面制备裂解碳涂层可有效降低裂解过程中高温对纤维造成的损伤,而且可改善纤维与基体界面的结合,使材料抗弯强度达619.4MPa,断裂韧性达29.1MPa·m1/2,较无涂层的纤维增强复合材料更高。     

SiC/SiC复合材料及其应用

日本开发的Nicalon和Tyranno两种品牌的SiC纤维占有世界上绝对性的市场份额。SiC/SiC复合材料典型的界面层是500 nm厚的单层热解碳(PyC)涂层或多层(PyC-SiC)n涂层,在湿度燃烧环境及中高温条件下界面层的稳定性是应用研究的重点。SiC/SiC复合材料,包括CVI-SiC基体和日本开发的Tyranno hex和NITE-SiC基体等,具有耐高温、耐氧化性和耐辐射性的特点,在航空涡轮发动机部件、航天热结构部件及核聚变反应堆炉第一壁材料等方面正开展工程研制应用。