包覆法制备Gp/SiC 复合材料的显微结构和性能

以不同粒径的石墨颗粒和SiC粉体为原料,采用SiC粉体包覆石墨颗粒的方法,于2000℃热压制备了石墨/碳化硅(Gp/SiC)复合材料.利用扫描电子显微镜(SEM,EDS)分析了材料的金相和断口显微结构.研究表明,石墨粒径较小且质量分数较少的复合材料比石墨粒径较大且质量分数较多的复合材料在热压工艺中更致密.石墨颗粒呈岛状紧密地镶嵌在SiC基体中,石墨与SiC界面处C和Si的扩散不明显.复合材料的相对密度、抗折强度,断裂韧性和硬度随石墨粒径和质量分数的减少而增加.断口形貌表明SiC陶瓷基体为脆性,石墨为韧性断裂.当石墨粒径为125μm、SiC与石墨的质量比为3.5时,复合材料的综合性能最佳,开口气孔率为0.3%,相对密度为97.9%,抗折强度为75±15 MPa,断裂韧性为5.4±0.5 MPa.m1/2,硬度为26.8±3GPa.     

C—SjC—TiC—TiB_2复合材料的原位合成及热压烧结

以熟焦、炭纤维、B_4C、SiC、Si、TiO_2和TiC为原料、采用原位合成及热压技术研究了不同TiO_2和TiC含量对多组分碳/陶复合材料的组成、结构和性能的影响。在烧结过程中TiO_2或TiC与B_4C反应原位生成TiB_2,Si和TiO_2分别与C反应生成SiC和TiC,这些陶瓷相的生成对提高碳/陶复合材料的力学性能有显著作用。加入TiO_2比TiC能使碳/陶复合材料在较低的温度下实现致密化烧结,获得了抗弯强度达430 MPa的碳/陶复合材料。     

TiB2/SiC陶瓷复合材料制备工艺的研究

以TiO2、B4C和C为原料,基于原位合成法在SiC基体中生成TiB2颗粒,并采用无压烧结法制备出TiB2/SiC复合陶瓷.通过对复合材料制备工艺的研究,发现:高于1 300℃的预烧结能形成TiB2/SiC复合陶瓷坯体.C含量、烧结温度和保温时间对复合材料的相对密度均有影响.当C含量(质量分数)为4%时、在1 400℃...     

SiC—TiC复相陶瓷的热等静压改性

本文通过对具有不同烧结密度的热压SiC—TiC复相陶瓷在氮气氛中进行热等静压后处理,从理论上(依据热力学数据)分析了闭合SiC—TiC复相陶瓷开孔孔隙的可能性,并用实验予以证实;同时,还研究和讨论了热等静压后处理工艺对陶瓷烧结体某些物理和力学性能(密度、强度和断裂韧性)以及氧化行为的影响。实验结果表明:SiC和TiC在高的氮气压力和温度下,可以分别氮化成Si_3N_4和TiN;对于预烧结相对密度约为95％的热压SiC—TiC复相陶瓷,在200MPa氮气压力下于1850℃氮化1小时后,室温强度由345MPa提高到686MPa,断裂韧性高达7.9MPa·m~(1/2),其抗氧化性能也有明显改善。     

HfB_2-ZrB_2-SiC改性C/C复合材料的制备及性能

将HfB_2和ZrB_2陶瓷粉按体积比1:1混合制成高固相含量的浆料,通过料浆浸渍结合聚碳硅烷先驱体的浸渍裂解,制备密度为3.37 g/cm~3的C/C-HfB_2-ZrB_2-SiC复合材料,研究材料的显微组织、力学性能及抗烧蚀性能。结果表明:料浆浸渍法引入的HfB_2和ZrB_2陶瓷颗粒主要分布在C/C多孔复合材料的网胎层及针刺区,聚碳硅烷裂解产生的SiC主要分布在陶瓷颗粒及纤维束间,这3种陶瓷相都均匀地填充于材料内部。C/C-HfB_2-ZrB_2-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为382.6MPa和11.2MPa·m~(1/2),表现出明显的假塑性断裂特征。C/CHfB_2-ZrB_2-SiC复合材料在烧蚀过程中生成HfO_2-ZrO_2复相氧化膜阻止氧进入材料内部,提高抗烧蚀性能。在2 500℃/120 s的烧蚀条件下表现出优异的抗烧蚀性能,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.71μm/s和0.53 mg/s。     

B_4C颗粒对C/C-SiC复合材料微观结构与力学性能的影响

采用浆料浸渗结合先驱体浸渍-裂解法制备B_4C颗粒改性C/C-SiC复合材料,研究B_4C颗粒对C/C-SiC复合材料力学行为的影响。结果表明,B_4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为250.41 MPa和13.56 MPa·m~(1/2),与C/C-SiC复合材料相比,其抗弯强度下降45.5%,而断裂韧性提高46.0%。B_4C颗粒可促进SiC基体的烧结,但由于大量闭孔和基体弱界面的形成,导致材料抗弯强度降低。B_4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料断裂韧性提高的主要原因在于,B_4C颗粒与SiC基体中的弱界面使裂纹在SiC基体中得到有效偏转,增加了裂纹在基体中的扩展路径,使得材料的断裂韧性提高。     

原位合成TiB2对B4C/2024Al合金复合材料组织与力学性能的影响

在B4C粉末中加入5%高纯TiO2,经过压制和烧结制备B4C-TiB2陶瓷预制体,然后在氩气气氛中1 200℃下浸渗2024铝合金制得B4C-TiB2/Al合金复合材料。对该复合材料进行力学性能测试、X射线衍射分析、显微组织观察和断口分析。结果表明:该复合材料主要由B4C,Al,Al3BC和AlB2相组成,原位合成的TiB2使B4C/Al合金复合材料的抗弯强度和断裂韧性显著提高,分别达到361 MPa和7.49 MPa m1/2,增幅分别为14.6%和11.5%,但密度变化很小。原位合成TiB2使B4C/Al合金复合材料的抗弯强度和断裂韧性提高主要来源于金属铝塑性变形的裂纹桥接机制、TiB2细化晶粒及微裂纹引起的主裂纹偏转分叉机制。     

热压工艺参数对纳米SiC-Al2O3/TiC新型陶瓷刀具材料力学性能的影响

研究了压力、热压温度和保温时间等工艺因素对纳米SiC Al2 O3/TiC系新型陶瓷刀具材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度的影响。结果表明 ,对于纳米SiC Al2 O3/TiC系陶瓷复合材料 ,在压力为 30MPa ,热压温度为 170 0℃ ,保温时间为 60min时 ,材料的性能最好     

制备工艺对碳纤维增强碳化硅基复合材料结构和力学性能的影响

以化学气相沉积碳为界面层,聚碳硅烷为先驱体,经过10个周期的浸渍-裂解制备了三维编织碳纤维增强碳化硅复合材料(3D-Cf/SiC)。考察了碳涂层高温预处理和陶瓷先驱体第一个周期1600℃裂解对复合材料结构与性能的影响。结果表明:碳涂层高温预处理有助于复合材料密度的提高,弱化了复合材料的界面结合,从而显著提高了复合材料的力学性能,复合材料弯曲强度达到571 MPa,剪切强度51 MPa,断裂韧性18 MPa.m1/2。     

凝胶注模法制备碳纤维/氮化硅复合材料的微观结构与力学性能

通过化学气相沉积在短碳纤维表面制备C/Si C复合涂层,然后采用凝胶注模法制备纤维体积分数分别为2%和4%的Cf/Si3N4复合材料,利用X射线衍射与扫描电镜对该材料的物相与组织结构进行分析,研究短碳纤维对Si3N4陶瓷力学性能的影响。结果表明:随碳纤维体积分数增加,Cf/Si3N4复合材料的密度和抗弯强度降低,但断裂韧性明显提高。当纤维体积分数为4%时,材料的断裂韧性达到8.91 MPa·m1/2,比氮化硅陶瓷提高1.6倍,材料主要由长柱状的β-Si3N4基体、C/Si C涂层及碳纤维组成,碳纤维表面的C/Si C双涂层可防止高温下碳纤维与氮化硅基体发生反应,使碳纤维与氮化硅基体界面结合良好,以提高材料韧性并保证有合适的强度,满足功能材料在一定条件下的使用要求。