碳／碳化硅复合材料的结构与性能

一、前言 碳/碳(C/C)复合材料仍属于碳素材料,它克服了石墨材料的某些缺点。具有强度高、抗热震性能好等优点,因而在一些工业部门得到广泛应用。随着对C/C材料性能的改进和人们对它不断深入的了解,其使用范围在不断扩大。抗氧化性能差和容易磨损是它的重要弱点。 碳化硅(SiC)是一种力学性能较好(强度、硬度)、在1000～1500℃范围内抗氧化性能好的材料,其密度较低,与碳有良好的物理化学匹配性,因此,用SiC来改进     

SiC基层状复合材料界面层的选择

利用凝胶注模成型SiC基体层 ,以喷涂法、流延法、金属箔法、浸涂法分别加涂W ,W -2 % (质量分数 ,下同 )Co ,Ta,BN界面层 ,通过热压烧结制备了SiC/W ,SiC/W -2 %Co ,SiC/Ta ,SiC/BN层状复合材料 .在复合材料高温制备过程中 ,金属W ,W -2 %Co ,Ta与SiC反应生成了碳化物和硅化物 ,失去了金属塑性 ,未能实现裂纹尾流区桥接、残余应力增韧等金属界面层层状复合材料赖以大幅度提高其强韧性的增韧机制 ,其增韧效果仅与BN陶瓷界面层的增韧效果相当 .此外 ,研究表明 ,提高基体层力学性能可以显著提高层状复合材料的强韧性 .制备的SiC/BN层状复合材料的室温三点弯曲强度为 72 9.86± 114 .0 2MPa、室温断裂韧性为 2 0 .5 8± 2 .77MPa·m1 /2 ,其主要增韧机制包括裂纹分叉钝化、裂纹偏转、裂纹并行扩展以及裂纹尾流区片层拔出等     

界面相对碳纤维增韧碳化硅复合材料性能的影响

利用减压ＣＶＩ技术制备了三维碳纤维增韧碳化硅复合材料,研究了热解碳界面相对复合材料性能的影响。结果表明：适当选择界面相厚度,可获得弯曲强度和断裂韧性较高的碳纤维增韧碳化硅复合材料。     

界面层对陶瓷基复合材料性能的影响

纤维增强SiC陶瓷基复合材料由纤维、界面层和SiC基体组成。界面层可以传递载荷和偏转裂纹,同时防止纤维受到材料制备和使用过程中的化学侵蚀,对于调节SiC陶瓷基复合材料的各项性能具有非常重要的作用。本文在叙述界面层功能的基础上,讨论了界面层对陶瓷基复合材料的力学、耐高温及抗氧化性能的影响,并分析了研究中存在的问题,指出了未来研究的方向和重点。     

碳化硅／碳复合材料的特性及其应用

用涂层和其他表面改性处理方法制取的碳化硅/碳复合材料兼有碳化硅的硬度高、耐热性、抗磨损、腐蚀和碳素材料可加工性等优良 性,在滑动摩擦材料,电子元件热处理用夹具、单晶硅提拉用加热器、坩埚硅片外延生长用感受器、高温材料等方面获得了广泛应用,其应用范围不断扩大,被誉为划时代的新材料,东新电碳公司于1983年研制成功硅化石墨T1056,其各项技术性能指标已达到国外同类产品水平,目前已批量生产,为我国的科研和工业生产提供了高性能材料。     

碳化硅—二硼化钛系多层陶瓷复合材料的制取与性能

介绍了制取多层陶瓷用的材料和方法,讨论了一些因素对材料性能的影响,并给出了几种复合材料的组成。     

碳化硅复合材料的赛隆结合系统

1 前言 人们在发展工程陶瓷和在高温下应用的陶瓷基质复合材料方面做了大量的工作,通过这些工作,人们对准了氮化硅固溶体——赛隆,从而扩大了材料科学领域,同时对材料科学的发展起到了重要的推进作用。然而,所做的大量工作仅仅是集中在材料本身而不是集中在材料的应用和材料的合理选择上。最近在材料的     

陶瓷基复合材料的界面相容性研究

有关陶瓷基复合材料（CMC）的界面问题已经得到广泛的重视。为了使材料达到一个很好的刚性，在纤维与基体之间保持尽量小的界面作用力对于陶瓷纤维增强Si-C-O复合材料是非常重要的。在纤维界面上涂层有利于减小它们之间相互作用，涂层处理后的Si-C-O复合材料的弯曲强度比一般无涂层的复合材料高5倍。在介质涂层、基体、以及涂层与纤维间的三相物质中避免化学反应的发生。目前，可利用化学相容性的原理对涂层纤维进行选择。     

纳米碳颗粒/碳化硅陶瓷基复合材料的氧化行为

以微米硅(Si)和纳米碳黑(Cp)粉体为主要原料,采用经机械化学法合成的碳化硅(SiC)和15%和25%的纳米碳颗粒与碳化硅(Cp-SiC)的复合粉体,并经无压烧结得到了Cp/SiC陶瓷基复合材料,分析了在不同温度条件下Cp/SiC烧结体的氧化行为。结果表明:当温度小于700℃时,Cp/SiC复合陶瓷在空气中的氧化受C—O2反应控制,致使其为均匀氧化;700℃时,氧化后的复合材料显气孔率最大,弯曲强度达极小值;大于700℃,氧化过程受O2的气相扩散控制,呈非均匀氧化;700~900℃之间,O2通过微裂纹的扩散控制着Cp/SiC的氧化过程;900~1 100℃之间,O2通过SiC缺陷的扩散控制着Cp/SiC的氧化过程,并在1 000℃时的最初的2 h内,复合材料弯曲强度增大,且达到了极大值。同时表明,纳米碳含量是影响复合材料强度及氧化行为的关键因素,添加纳米碳质量分数为15%的Cp/SiC复合陶瓷可以作为一种抗氧化性能优良的玻璃夹具材料。     

C／SiC复合材料热性能及抗氧化性能的研究

本文研究了聚碳硅烷化学转化法制备C/SiC复合材料过程中碳纤维(CF)、碳化硅(SiC)基体的热物理性能对C/SiC复合材料性能的影响,并提出了一种可以提高复合材料抗氧化能力的简单有效的方法。     

碳化硅及其复合材料的烧结

本文分析了ＳｉＣ及其复合材料设计与烧结关系,新烧结新工艺的特点和发展趋势,探讨ＳｉＣ及其复合材料烧结驱动力脑海在化烧结机理,讨论了助剂向我功能多组分发展趋势。     

树脂含量对碳布/环氧复合材料拉伸、压缩性能的影响

本文主要研究了不同树脂含量的碳布/环氧复合材料的拉伸、压缩性能,并初步探讨了树脂含量对复合材料拉伸、压缩性能的影响机理。试验结果表明,树脂质量含量在42～45%之间时,拉伸、压缩性能较好。     

沉积温度对微波热解CVI制备碳/碳复合材料密度及组织结构的影响

以碳毡为预制体,N2为稀释气体,甲烷为碳源前驱体,其分压为10 kPa,滞留时间为0.15 s的工艺条件下,研究了不同沉积温度对微波热解化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)工艺制备碳/碳复合材料的致密化速率、样品的体积密度及其密度均匀性的影响,并对其组织结构进行了观察.分析了沉积温度对微波热解CVI工艺制备碳/碳复合材料的密度与组织结构的变化规律.结果表明:在微波热解CVI工艺中,随着沉积温度的降低,碳毡预制体的致密化速率及最终体积密度呈现先升后降,1100 ℃沉积制备复合材料的密度均匀性最好,并呈现从内到外逐步沉积的规律.热解碳的织构主要为中等织构.     

掺碳SiC颗粒对MOSi2复合材料性能的影响

研究分析了掺碳SiCp/MoSi2复合材料的相组成、室温和高温力学性能、高温抗氧化性能、耐磨性能以及电阻率.结果表明(SiCp+C)/MoSi2复合材料主要由MoSi2,α-SiCp,Mo5Si3和β-SiC组成.材料的密度和相对密度分别为5.12g/cm3和91%;Vickers硬度,抗弯强度和断裂韧性分别为12.2GPa,530MPa和72MPa.m1/2;800℃的Vickers硬度为8.0GPa,1200℃和1400℃的抗压强度分别为560MPa和160MPa.材料的抗氧化性能优良.在Al2O3和SiC磨盘上表现出优异的耐磨性能.电阻率为40.2μΩ.     

聚合物复合材料界面层厚度的估算

分析了填充粒子与基质之间的界面层对聚合物复合材料力学性能的影响。基于简化的模型,提出了估算界面层厚度的表达式;Ｌｉ＝ｒｆ｛｛「１－Φｆ（１－ｖ）」／（１－Φｆ）｝＾１／３－１｝, 粒子的大小和含量与界面层厚度之间的关系。     

碳/碳化硅摩阻复合材料的研究进展

碳/碳化硅是近年来发展起来的一种新型高性能陶瓷基摩阻材料,具有密度低,抗氧化性好,摩擦性能高且性能稳定等一系列优点,在高速列车、飞机和重型汽车等高能载制动领域具有广泛的应用前景.反应性熔体浸渗法是制备碳/碳化硅摩阻复合材料的有效途径.从碳/碳化硅摩阻复合材料的设计出发,深入分析了反应性熔体渗透过程的热力学条件,Si-C反应体系的基本特征以及动力学规律.针对短纤维模压和三维针刺等两种典型C/SiC复合材料的制备过程,对材料的微结构特征和摩擦磨损性能进行了系统论述.同时,对红外热成像、X射线透射和工业CT等先进工程检测方法在碳/碳化硅摩阻复合材料构件上的应用进行了分析.     

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究

采用化学气相浸渗法制造了连续碳纤维和碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料，并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究，C/SiC／SiC复合材料的密度分别为2．1g/cm^3和2．5g/cm63，在断理解过程中表现出明显的非线性和非灾难性的断裂行为和规律，C／SiC和SiC／SiC弯曲强度分别为450MPa和850MPa，从室温至1600℃强度不发生降低；断裂韧性为20MPa.m^1/2和41．5MPa.m^1/2，断裂功为10kJ.m^-2和28．1kJ.m^-2，冲击韧性为62．0kJ.m^-2和36．0kJ.m^-2，C/SiC和SiC/SiC复合材料具有优异的抗热震性能，经1300℃→←3000℃，50次热震后，强度保持率高达96．4％，热震不是材料性能损伤的控制因素，而SiC/SiC复合材料优异的抗氧化性能，对温度梯度不敏感，得合材料喷管在液体火箭发动机上成功地通过了地面实验。     

制备碳/碳复合材料的MCVI工艺热解反应特点研究

中的预热解;同时,碳纤维预制体经微波加热后,自发产生一定的温度梯度(预制体表面温度低于内部),抑制了预制体表面的气相热解反应,从而避免了由于在表面沉积引起的结壳现象,使前驱气体能保持线性小分子的状态向预制体内部输送,为实现预制体从内到外逐步致密提供了条件.