碳纤维复合Si_3N_4陶瓷材料的制备及性能研究(英文)

为研究碳纤维(Cf)加入量对复合材料性能的影响,本研究以Y2O3为烧结助剂,采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料,其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质,通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明:碳纤维在复合材料中分散均匀,且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中,碳纤维与Si3N4或其表面的SiO2层发生反应,生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当Cf加入量为2wt%时,Cf/Si3N4的热导率较高,为45.8 W/(m K);而不添加Cf的样品,其热导率为37.1 W/(m K)。加入Cf后,Cf/Si3N4的断裂韧性有小幅提高,维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。