碳化硅纳米线增强多孔碳化硅陶瓷基复合材料的制备

构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9 ± 0.1) W/(m∙K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。     

碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的研究

使用ＣＶＤ技术提高纤维增强陶瓷基复合材料的密度是很困难的,因为它很难使反应气体完全渗入到基体里面,这是由于“瓶颈”效应所致,即ＣＶＤ过程阻塞了基体表面的小气孔,进而封闭了通向大气孔的入口,为此提出了一种新的方法位控ＣＶＤ（ＰＣＣＶＤ）,来克服上述通过控制反应气体通道位置试样的加热位置,从而达到控制沉积位置,使沉积界面始终处于开孔状态,使用ＰＣＣＶＤ技术制造的Ｃ／ＳｉＣ复合材料,实际密度可达到其理论     

碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究

使用CVD技术提高纤维增强陶瓷基复合材料的密度是很困难的,因为它很难使反应气体完全渗入到基体里面.这是由于"瓶颈"效应所致,即CVD过程阻塞了基体表面的小气孔,进而封闭了通向大气孔的入口.为此,提出一种新的方法位控CVD(PCCVD),来克服上述困难.通过控制反应气体通道位置和试样的加热位置,从而达到控制沉积位置,使沉积界面始终处于开孔状态.使用PCCVD技术制造的C/SiC复合材料,实际密度可达其理论密度的96%.     

热压制备碳化硼涂层碳纤维增强碳化硅复合材料

采用聚对亚苯基硼的甲苯溶液为前驱体,并制得碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,初步探索了该工艺的可行性,同时对复合材料的结构与性能进行了表征。结果表明,所采用的碳纤维碳化硼涂层对复合材料的性能有很大的影响。     

三维碳化硅纳米线增强碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能

碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能, 三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体, 并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体, 随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%, 多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12 GHz (X)波段从9.2 dB增加到64.1 dB。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 dB电磁屏蔽性能。结果显示, SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。     

碳化硅网眼多孔陶瓷的制备

本工作采用有机泡沫浸渍工艺制备了具有相互贯通气孔的碳化硅网眼多孔陶瓷．通过选择合适的流变剂获得了对海绵具有良好涂覆性能的浆料．探讨了粘结剂对网眼多孔陶瓷性能的影响,结果表明：硅溶胶是一种比较理想的粘结剂．ＸＲＤ、ＳＥＭ研究了烧结制品的晶相组成及显微结构,同时还对烧结制品的孔筋密度、气孔率、力学性能等进行了表征．本工作在１４５０℃下保温１ｈ获得了气孔率为７５％～８５％、抗弯强度达２．５ＭＰａ以上的碳化硅网眼多孔陶瓷,其主要晶相由α－ＳｉＣ、α－Ａｌ_２Ｏ_３、方石英和莫来石组成．     

短碳纤维增强碳化硅基复合材料的制备与力学性能

利用注浆成型结合反应烧结的方法制备了高强度短碳纤维增强碳化硅基复合材料, 研究了分散剂(四甲基氢氧化铵)的含量和混料时间对浆料粘度的影响; 短碳纤维的体积分数、碳化硅粉的粒径对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明, 添加0.1wt%的四甲基氢氧化铵得到的浆料粘度最低, 混料时间控制在6 h为佳。添加35vol%短碳纤维的复合材料的弯曲强度达到(412±47) MPa。由5 μm粒径碳化硅粉制备的复合材料的力学性能最佳, 其弯曲强度可达(387±40) MPa。将5与50 μm粒径的碳化硅粉进行2 : 1混合后得到的复合材料的力学性能优异, 弯曲强度可达(357±41) MPa。     

碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展

分别对碳化硅多孔陶瓷的主要制备方法进行了阐述,分析了这些制备方法的主要优缺点,并指出将来的研究重点应是高性能碳化硅多孔陶瓷的低成本制备技术及其应用领域的进一步拓展.另外,各种制备工艺条件同碳化硅多孔陶瓷性能之间的内在联系研究也应该进一步深化.     

碳化硅多孔陶瓷制备技术研究进展

分别对碳化硅多孔陶瓷的主要制备方法进行了阐述，分析了这些制备方法的主要优缺点，并指出将来的研究重点应是高性能碳化硅多孔陶瓷的低成本制备技术及其应用领域的进一步拓展。另外，各种制备工艺条件同碳化硅多孔陶瓷性能之间的内在联系研究也应该进一步深化。     

先驱体转化法制备碳纤维增强碳化硅复合材料的研究

本文采用有机硅先驱体聚碳硅烷转化成碳化硅制备连续碳纤维增强的碳化硅基复合材料。对其制备工艺,如碳纤维体积分数的控制、液相浸渍聚碳硅烷热解转化成碳化硅基体的致密化等进行了研究。结果表明,该工艺对制备连续纤维增强的陶瓷基复合材料是一种有效的方法,易于实现纤维和基体的成型、复合。致密化过程不损伤纤维。对其C/SiC复合材料的性能进行了表征,C纤维具有明显增韧碳化硅的效果,其断裂机制表现为韧性特征。     

碳化硅多孔陶瓷的制备及研究进展

碳化硅多孔陶瓷具有抗腐蚀、抗热震性及低的热膨胀系数等特点,在冶金、化工、环保、航空、微电子等技术领域具有广泛的应用.综合阐述了制备碳化硅多孔陶瓷的主要工艺与制备过程,并对相关工艺的特点进行了分析,最后展望了碳化硅多孔陶瓷的发展趋势.     

碳化硅多孔陶瓷制备技术的研究进展

制备技术是获得高性能碳化硅多孔陶瓷的关键.综述了碳化硅合成方法和成孔方法对碳化硅多孔陶瓷一些主要的制备技术,主要包括烧成/烧结法、原位氧化反应结合法、反应烧结法、碳热还原法、先驱体转化法、化学气相渗透法等.介绍了各种方法的工艺过程,分析了优缺点,指出了今后发展的方向.     

自加热化学气相法制备连续碳纤维增强碳化硅复合材料

通过自加热化学气相渗积法制备了Cf/SiC复合材料，对其力学性能进行了测试与分析，运用SEM对复合材料显微结构和断口形貌进行了分析，研究表明：自加热化学气相渗积法具有较快的渗积速率；气体流量的适度增加可改善复合材料的性能；碳涂层的厚度对复合材料的力学性能有较大的影响，适合的涂层厚度在0.35～0.55μm之间。     

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（ＣＶＩ）,制备出三维Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ／ＳｉＣ陶瓷基编织体复合材料．经３０ｈ ＣＶＩ致密化处理后,复合材料的密度达到 ２５９·ｃｍ－３,所研制的三维 ＳｉＣ／ＳｉＣ复合材料不仅具有较高的强度,而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征．复合材料的主要力学性能指标为：弯曲强度 ８６０ＭＰａ,断裂位移 １．２ｍｍ,断裂韧性４１．５ＭＰａ·ｍ１／２,断裂功２８．１ｋＪ·ｍ－２,冲击韧性３６．０ｋＪ·ｍ－２．     

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（CVI）,制备出三维Hi-Nicalon SiC/SiC陶瓷基纺织体复合材料,经30hCVI致密化处理后,复合材料的密度达到2．5g.cm^-3。所研制的三维SiC/SiC复合材料不仅具有较高的强度,而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征,复合材料的主要功能力学性能指标为：弯曲强度860MPa,断裂位移1．2mm,断裂韧性41．5MPa.m^1/2,断裂功28．1kJ.m^-2,冲击韧性360.0kJ.m^-2。     

泡沫碳化硅陶瓷表面纳米多孔碳化硅涂层的制备

利用硅改性树脂中硅元素和碳元素分子级均匀分散的特征,以硅改性树脂为涂层原料,在泡沫碳化硅陶瓷表面原位生成了多孔碳化硅活性涂层。在加入适量活性炭颗粒的条件下,在泡沫碳化硅陶瓷表面得到了性能良好的纳米碳化硅涂层,适合作为催化剂载体。相反,在没有活性炭颗粒加入的情况下,所得涂层龟裂、结合强度低,且碳化硅团聚成片,比表面积小。     

短切碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的高温冲击压缩力学性能

采用先驱体浸渍裂解法(即PIP法)制备出3种不同短切碳纤维(C_(sf))体积分数的圆柱形短切碳纤维增强陶瓷基复合材料(C_(sf)/SiC复合材料)试件,通过高温加热装置和自组装功能的霍普金森压杆装置对试件进行高温和动态荷载耦合作用下的冲击压缩试验,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察C_(sf)/SiC复合材料断口形貌,对试件的破坏形态进行分析。试验结果表明,采用PIP法制备的C_(sf)/SiC复合材料试件中C_(sf)分布均匀,在外应力作用下C_(sf)/SiC复合材料试件发生破坏,碳纤维和碳纤维束与SiC基体脱粘被不断拔出。试件的抗压强度随C_(sf)体积含量的增加而呈现先增加后减小的变化趋势,C_(sf)体积含量为21%的试件抗压强度最高,为96.55 MPa。与常温相比,在高温压缩试验中随着复合材料试件平均温度的升高,C_(sf)/SiC复合材料试件破碎后的块度越来越大,整体性越来越好,当温度达到300℃时,C_(sf)体积含量对C_(sf)/SiC复合材料试件抗压强度的影响较小。     

碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展

对碳化硅纤维（SiCf)增强陶瓷基复合材料（CMCS）的研究现状与进展作了较系统的论述。讨论了SiCf增强CMCS的界面层作用,热膨胀系数不匹配对材料的影响,高温抗蠕变抗疲劳性能及抗氧化性能等。最后指出了SiCf增强CMCS作为高温结构陶瓷材料的研究方向以及尚等解决的问题。     

单向碳纤维增强碳化硅基复合材料的拉伸试验

采用手工精细加工板状双哑呤拉伸试件,并配以恰当的加强块,避免了因试件较短和加工等引起的夹持段压环,从夹持段拔出及试件在试验段根部破坏等问题,成功地实施了短试件（热压法制备的单向碳纤维增强碳化硅基体复合材料）的拉伸试验,微实时观察表明,由于界面强度非常弱,试件中首先出现因界面破坏而形成的沿纤维方向的裂纹,随着载荷的增加,裂纹数量迅速增多且裂纹均平行于纤维方向,最终,这些平行裂纹横向连接使试件被拉断,因此,对于界面强度过弱的单向纤维增强陶瓷基复合材料不可能产生横向的饱和裂纹。     

高性能连续碳纤维增强碳化硅复合材料的制备及其高温力学性能的研究

连续碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)复合材料以其耐高温、高强度、低密度等特性已成为新一代航空发动机高温部件的首选材料。采用聚合物浸渍裂解法(PIP)成功制备出适用于航空发动机高温部件的Cf/SiC复合材料,其密度为1.83g/cm3。在发动机典型工作温度1200℃条件下,通过本工艺制备Cf/SiC材料的弯曲强度高达712MPa,略高于材料的室温弯曲强度(641MPa)。这一现象可能由碳纤维在冷却过程中产生的残余应力引起。此外,在温度为1200℃、加载压力120MPa的条件下,材料的稳态高温蠕变速率为2.08×10-3%/h,基体开裂和界面滑动可能是材料宏观变形的主要原因。