热压浸渍裂解法制备3D-B Cf/SiC复合材料性能的研究

本文通过先热压后先驱体浸渍裂解工艺制备 3D BCf SiC陶瓷基复合材料 ,以期达到缩短材料制备周期的目的。着重对热压温度、压力、时间等因素进行了研究 ,得到了可优化材料性能的工艺参数     

Cf／SiC陶瓷基复合材料制备及性能研究现状

本文综述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的研究进展，回顾了碳纤维的发展过程，介绍了Cf／SiC陶瓷基复合材料的制备技术，详细阐述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的力学性能与微观结构，分析了提高其断裂强度、断裂韧性的机理。并展望了Cf／SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景。     

先驱体转化—热压烧结Cf／SiC复合材料的致密化机理

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。     

AIN和B对热压烧结Cf／SiC复合材料性能的影响

研究了烧结助剂ＡＩＮ和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时，Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性，继续增加Ｂ的用量至１ｗｔＴ，虽能大幅度提高材料的强度，但使复合材料的裂韧性大大降低。     

不同碳纤维表面状态对Cf/SiC复合材料性能的影响

采用XPS对两种不同的碳纤维表面进行了分析，制备了束丝Cf/SiC复合材料，并采用束丝拉伸强度表征其性能。结果表明，碳纤维表面主要有C、O两种元素存在，其中碳主要有C-C和C-O两种存在方式，并且两种纤维的Ols/Cls有明显的不同，当氧含量高时，纤维在经历高温处理后强度下降幅度较大，所制备的Cf/SiC复合材料性能较差。     

AIN和B对热压烧结Cf/SiC复合材料性能的影响

研究了烧结助剂ＡＩＮ 和Ｂ对Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料力学性能的影响。结果表明：Ｂ含量较低时（小于０．５ｗ ｔ％ ）,Ｂ的增加能有效地提高复合材料的抗弯强度与断裂韧性,继续增加Ｂ的用量至１ｗ ｔ％ ,虽能大幅度提高复合材料的强度,但使复合材料的断裂韧性大大降低。ＡＩＮ 与ＳｉＣ高温反应形成固溶体,能起到强化和细化基体ＳｉＣ晶粒以及改善ＳｉＣ晶界结构的作用,但对复合材料内纤维与基体间界面的结合影响较小,因此与Ｂ的作用相比,ＡＩＮ 对复合材料密度和力学性能的影响较小。烧结助剂为５ｗ ｔ％ ＡＩＮ－０．５ｗ ｔ％ Ｂ,经１８５０℃和２５ＭＰａ 热压烧结后的Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料具有较佳的综合力学性能,其抗弯强度与断裂韧性值分别为５２６．６ＭＰａ 和１７．１４ＭＰａ·ｍ １／２。     

先驱体转化-热压单向Cf/SiC复合材料的高温拉伸蠕变

采用先驱体转化－热压工艺制备了Cf/SiC复合材料，研究了Cf/SiC复合材料的1300－1450℃，蠕变应国90－120MPa下的蠕变性能，考察了温度及应力对复合材料隐态蠕变速率的影响关系。结果表明：Cf/SiC复合材料的稳态蠕变速率在10^-7s^-1量级，蠕变应力指数为1．68，蠕变激活能△Q为99．2kJ.mol^-1；在纤维周围和SiC颗粒晶界之间存在的玻璃相及纤维与其体的界面反应是Cf/SiC复合材料抗蠕变能力退化的主要原因。     

高性能C／SiC复合材料的快速制备

研究开发了“CVI+PIP”组合工艺,本着“低成本、短研制周期,适合批量化生产”的目的,研制的C/SiC复合材料弯曲强度高达561MPa,断裂韧性高达17MPa     

PIP法制备Cf／SiC和SiCf／SiC复合材料的研究进展

先驱体浸渍-热解（PIP）法是制备连续纤维增强SiC基陶瓷的主要方法之一。介绍了PIP工艺的特点、对PIP工艺制备G／SiC和SiCJSiC复合材料的工作结果做了统计,概括了PIP工艺优化、填充剂、纤维预处理和表面涂层、低成本制造路线、陶瓷先驱体选择和合成方面的研究进展,分析了现有PIP工艺存在的问题,提出了在现有工艺水平上可以显著提高产品性能和产能的设备设施改进措施,包括建立高等级净化室和浸渍-固化-热解设备-体化。     

不同压条件下热压浸渍裂解法制备Cr／SiC复合材料的性能

通过先热压后先驱体浸渍裂解工艺制备３Ｄ－Ｂ Ｃｆ／ＳｉＣ陶瓷基复合材料,以期达到缩短材料制备周期的目的,着重研究了不同压力和加絷时机对３Ｄ－Ｂ Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料性能的影响。     

纤维类型对纤维增强SiC基复合材料性能的影响

对比了采用先驱体浸渍法制备的三种不同纤维增强SiC基复合材料的性能差异,并从材料的微观结构特征入手分析了差异产生的原因。通过研究发现,采用Hi-Nicalon纤维增强的SiC基复合材料具有较好的性能,单向复合材料弯曲强度达到703.6 MPa, 断裂韧性达到23.1 MPa·m1/2;采用国产吉林碳纤维(JC)制备的SiC基复合材料也具有较好的性能,弯曲强度为501.1 MPa,断裂韧性为13.8 MPa·m1/2。      

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。     

Cf/SiC陶瓷基复合材料的发展与应用现状

介绍了Cf/SiC复合材料的制备工艺,分析了各种制备工艺的优、缺点.描述了Cf/SiC复合材料近年来在航空涡轮发动机、热保护系统、光学结构及光学反射镜以及刹车片系统等领域的应用发展状况.对当前Cf/SiC复合材料研究存在的问题进行了分析,指出提高Cf/SiC陶瓷基复合材料抗氧化性仍是未来发展的一个重要研究方向.     

3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为

采用应力比为0.1，频率为60Hz的正弦波在室温和1300℃，10^-4Pa真空中对3D－C／SiC复合材料进行了拉－拉疲劳试验。同时用SEM分析了疲劳断口特征。结果表明：若取循环基数为10^6，1300℃疲劳极限为285MPa，约为抗拉强度的94％；室温疲劳极限为235MPa，约为抗拉强度的85％。1300℃疲劳断口的纤维拔出长度比室温短。疲劳损伤主要起源于纤维束编织交叉部位，随着疲劳循环次数的增加，纤维束周围基体的损伤也不断加剧。     

裂解碳涂层对碳纤维增强碳化硅复合材料力学性能的影响

采用先驱体裂解－热压烧结方法制备出Cf/SiC复合材料,探讨了裂解碳涂层和烧结温度对复合材料纤维／基体界面和力学性能影响,烧结温度为1800度时,由于其中由富碳界面相构成的纤维／基体界面相使纤维／基体界面结合适中,具有较好的力学性能。     

不同裂解升温速率制备的Cf/Si3N4复合材料性能研究

以聚硅氮烷为先驱体，研究先驱体转化过程中不同裂解升温速率对制备3D-BCf/Si3N4复合材料性能的影响。结果表明：随着裂解升温速率的提高，陶瓷基复合材料的力学性能明显提高，以10℃/min裂解升温速率制得的陶瓷基复合材料的弯曲强度达604MPa。     

浸渍浆料对先驱体转化C_f/SiC复合材料结构及性能的影响

采用先驱体转化法,以聚碳硅烷/二甲苯、聚碳硅烷/二甲苯/碳化硅粉、聚碳硅烷/交联剂三种浆料体系分别浸渍增强体,裂解制备Cf/SiC复合材料,考察了浸渍浆料体系对Cf/SiC复合材料的结构和性能的影响。研究发现:聚碳硅烷/交联剂浆料制备复合材料所需周期最短,9个周期即可制得密度达1.78g.cm-3、开孔率为4.95%的复合材料;聚碳硅烷/二甲苯/碳化硅粉制备的复合材料密度最大,达1.87g.cm-3,并且制备的复合材料表面平整光洁;聚碳硅烷/二甲苯浆料制备的Cf/SiC复合材料力学性能最好,弯曲强度达455.9MPa,模量达90.6GPa,断裂韧性达18.9MPa.m1/2。研究结果表明,三种常用的浸渍浆料制备的复合材料各有其优点,在各个浸渍周期合理的选用浆料能有效的改善材料结构及性能。     

T300碳纤维热处理对Cf/SiC复合材料性能的影响

以聚碳硅烷先驱体浸渍裂解工艺制备T300碳纤维增强3D Cf/SiC复合材料,研究了T300碳纤维预先热处理对材料性能的影响.结果表明,热处理能够弱化Cf/SiC复合材料中纤维-基体界面结合,减少碳纤维在复合过程的损伤,显著提高复合材料性能.纤维经热处理后制备的Cf/SiC复合材料弯曲强度和断裂韧性分别从未经处理的154MPa,4.8MPa·m1/2提高到437MPa,20.4 MPa·m1/2.     

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.     

SiCp／Al—Si复合材料中SiC／Si的晶体学位向关系

用TEM研究的离心铸和扩压铸造的SiCp/ZL109复合材料，发现Si优先在SiC表面上形核，长大，并形成大量“界面Si”及SiC/Si界面，SiC与Si之间不存在固定的晶体学位向关系，但存在（1101）sic//(111)si,[1120]sic//[112]Si优先出现的位向关系，而(001)sic//(111)Si不是优先出现的位向关系。