影响SiC泡沫陶瓷性能的主要因素

SiC泡沫陶瓷以其优良的综合性能成为颇具潜力的应用材料,分析了浆料组成成份、粘度、PH值以及相组成、显微组织对SiC泡沫陶瓷性能的影响;分析了当前泡沫陶瓷存在的问题和发展方向。     

SiC纳米线增强反应烧结碳化硅陶瓷的性能研究

以单晶SiC纳米线作为增强体,碳化硅-碳为陶瓷基体,在1550℃下,采用反应烧结制备碳化硅基陶瓷复合材料(SiCnf/SiC).结合X射线衍射、万能试验机和扫描电镜等检测和分析,研究SiC纳米线对复合材料的微结构和力学性能的影响.研究表明:与未加入SiC纳米线的反应烧结碳化硅陶瓷相比,添加SiC纳米线的复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性都得到显著的提高,抗弯强度提高了52％,达到320 MPa(SiC纳米线含量为12wt％),断裂韧性提高了40.6％,达到4.5 MPa· m1/2(SiC纳米线含量为15wt％);反应后的SiC纳米线仍然可以保持原有的竹节状结构,且随着SiC纳米线的加入,复合陶瓷的断口可以观察到SiC纳米线拔出现象.但由于SiC纳米线“架桥”的现象,添加过量的纳米线会降低复合陶瓷的密度和限制复合陶瓷力学性能的提高.同时还讨论了SiCnf/SiC的增强机理.     

B4C增强SiC基复合陶瓷力学性能和抗氧化性能

为改善SiC基复合陶瓷的抗氧化性能,以SiC基复合陶瓷为对象,研究了B₄C的添加量对SiC基复合陶瓷显微结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明,添加B₄C可提高材料中SiC的结晶性和石墨化程度;经1 450℃处理后,当B₄C添加量为6%(质量分数)时,SiC基复合陶瓷的线变化率由1.39%降至0.58%;抗折强度和抗压强度分别由28.06 MPa和48.03 MPa提高到50.25 MPa和98.58 MPa(分别提高1.8倍和2倍);当B₄C添加量由0增加到6%时,SiC基复合陶瓷经1 400℃烧结(氧化气氛)的氧化指数由30.33%降低至18.35%,氧化层厚度由3.52 mm降至0.23 mm。添加B₄C可提高SiC晶须的生成量,显著增强SiC基复合陶瓷的强度和抗氧化性。     

碳纤维增强SiC陶瓷复合材料的研究进展

碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有良好的高温力学性能，是航空航天和能源等领域新的高温结构材料研究的热点之一．本文回顾了增强体碳纤维的发展，对材料的成型制备工艺，材料的抗氧化涂层研究进展和现有的一些应用做了综述，并展望了碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景．     

原位合成板晶增强复相陶瓷

首次通过ＴｉＨ２、ｓＩ,ｂｎ,Ｂ４Ｃ和Ｃ之间的原位化学反应采用反应热压工艺制备出了ＴｉＢ２板晶或ＳｉＣ板晶增强复相陶瓷,初步探讨了影响板晶生长的各种因素。通过原位化学反应热压制备出的复相陶瓷具有较满意的力学性能。     

保温温度对固相烧结SiC/B4C复合陶瓷力学性能及微观形貌影响

以碳化硅、碳化硼微粉为原料,酚醛树脂为粘结剂,用固相烧结法制备了高温性能优异的SiC/B4C复合陶瓷,研究了保温温度对SiC/B4C复合陶瓷力学性能及微观形貌的影响.研究结果表明:2150℃保温45min可制备出相对密度高达96.60％且综合性能优异的SiC/B4C复合陶瓷,其维氏硬度为26.5GPa,断裂韧性为4.04MPa·m1/2,抗弯强度为345MPa;B4C晶粒周围被SiC呈板状结构包裹,少量B2O3存在于晶界处;当温度高于2150℃时,出现整体排列的片层状SiC,SiC由6H-SiC向4H-SiC转变.     

反应结合Al2O3—ZrO2—SiC复合陶瓷的制备工艺与性能

采用反应结合技术研究了Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合陶瓷的制备工艺与材料性能，比较孙同的原料来源对致密化行为及材料性能的影响，含细Ａｌ２Ｏ３和粗ＳｉＣ的配方获得了最快的致密化速率及最高的烧结密度，该材料经１５５０℃烧结３０ｍｉｎ后再热等静压获得了近１００％的致密度和７６０ＭＰａ的弯曲强度。     

Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温力学性能研究

为了进一步了解Ti3SiC2/nSiC复合材料优良的综合性能,特别是其高温力学性能,本文以热等静压原位合成技术制备的Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷为试验材料,对其高温拉伸和高温弯曲行为进行研究。结果表明:Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗拉强度比室温抗拉强度高;Ti3SiC2/4SiC复相陶瓷的高温抗弯强度在900℃出现一极大值,1000℃后具有好的高温塑性。     

SiC加入量对Sialon/SiC复合陶瓷显微组织的影响

以Al2O3、Si3N4和Al N为基础,加入Si C、Y2O3,在常压氮气保护条件下完成Sialon陶瓷的烧结。通过对烧结后陶瓷的致密度、电镜照片及能谱分析来判断Si C加入量对Sialon显微组织的影响。研究结果表明,适量加入Si C有助于Sialon柱状晶的形成;相同温度下Si C加入量过高会降低Sialon陶瓷的致密度。     

纤维增强陶瓷基复合材料概述

连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一,以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。综述了纤维增韧陶瓷基复合材料的选材原则、主要的增韧机理、制备方法以及目前主要的界面改性方法。得到以下结论：纤维的选择必须满足工作环境的要求,纤维与基体之间要在热力学上相匹配;主要的增韧机理为载荷转移、微裂纹增韧、裂纹偏转、纤维脱粘和纤维拔出;复合材料的主要制备方法是热压法、CVI法和聚合物浸渍裂解法;目前最有效的界面改性方法是纤维表面涂层。用氧化物纤维作为增韧体,研究更加简单适用于大规模生产的制备方法,研究更加简单的涂层工艺是今后研究纤维增强陶瓷基复合材料的重点。     

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进展

碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美国、欧洲、日本等国研究人员的广泛关注。本文从组成、制备工艺、加工工艺和考核应用等方面,综述了SiC/SiC复合材料的国内外研究进展,并指出了目前面临的问题和机遇。     

纤维增强CFP/PPS复合材料的制备与性能表征

以碳纤维(CF)和碳纤维粉末(CFP)为导电基体,制备出导电聚苯硫醚(PPS)复合材料.研究了复合材料的形貌、导电及力学性能.结果 表明,CFP能很好地分散在PPS复合材料内部,复合材料的表面电阻可达到103 Ω.同纯PPS复合材料相比,导电性能增加了四个数量级;一定范围内的CFP可以提高PPS复合材料的拉伸强度和冲击...     

长玻纤增强尼龙66复合材料性能的研究

在自制装置中用硅烷偶联剂KH550对长玻纤(LGF)进行表面处理后,采用熔融共混法制备了尼龙66/长玻纤复合材料。采用微机全自动热膨胀系数测定仪记录了玻纤增强尼龙66复合材料的热膨胀曲线,分析了玻纤含量、温度对复合材料热膨胀系数的影响,结果表明,随着玻纤含量的增加,复合材料的热膨胀系数显著下降,最大降低了74.2%;随着温度的升高,复合材料的热膨胀系数先增大后减小最后趋于平衡,转折温度在37℃左右。测试了复合材料的力学性能,结果显示复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度随玻纤含量的增加而大幅度提高,最大分别增加了173%、186%和283%。通过扫描电镜观察到玻纤嵌入尼龙66基体中,与尼龙66形成了良好的界面黏结。     

短切CF增强TPEE热塑性复合材料的注射成型及力学性能研究

以热塑性聚酯弹性体(TPEE)为基体材料,8 mm短切碳纤维(CF)为增强材料,制备CF/TPEE复合材料。材料通过双螺杆挤出系统混合塑化、挤出造粒后,再经过注塑成型制备成标准拉伸试样,通过力学性能测试及微观结构观察,系统研究了碳纤维含量和等离子表面处理对CF/TPEE复合材料拉伸性能的影响。结果表明,当碳纤维含量为20%时,CF/TPEE复合材料的拉伸强度最大,为39.08 MPa;相比于纯TPEE,其拉伸强度提高了217%;经过等离子表面处理后,拉伸强度进一步提高了5%。结合拉伸后断面的SEM图发现,注塑试样表层碳纤维取向度高,而近中区和中心层取向度相对较低,这是注射CF/TPEE复合材料拉伸性能提高效应不明显的主要原因。     

裂解碳包覆对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响

以SiC纳米纤维(SiC_nf)为增强体,通过化学气相沉积在SiC纳米纤维表面沉积裂解碳(PyC)包覆层,并与SiC粉体、Al₂O₃-Y₂O₃烧结助剂共混制备陶瓷素坯,采用热压烧结工艺制备质量分数为10%的SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基(SiC_nf/SiC)复合材料。研究了PyC包覆层沉积时间对SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料的致密度、断裂面微观形貌和力学性能的影响。结果表明:在1 100 ℃下沉积60 min制备的PyC包覆层厚度为10 nm,且为结晶度较好的层状石墨结构;相比于纤维表面无包覆层的复合材料,复合材料的断裂韧性提高了35%,达到最大值(19.35±1.17) MPa·m^1/2,抗弯强度为(375.5±8.5) MPa,致密度为96.68%。复合材料的断裂截面可见部分纳米纤维拔出现象,但SiC_nf/SiC陶瓷基复合材料界面结合仍较强,纳米纤维拔出短,表现为脆性断裂。     

Three-Body Abrasive Wear Behaviour of Polymer Matrix Composites Filled with SiC Particles

Effect of filler material on three-body abrasive wear behaviour of Glass – Epoxy composites has been investigated. The abrading distance, applied load and sliding speed are the parameters used for the study. A L9 orthogonal array and ANOVA were used to identify the contribution of individual parameters. The result shows that the weight loss increases with increase in load, sliding speed and abrading distance. The abrading distance has more effect on the wear compared to other parameters. The filler material (SiC) contributes a significant wear resistance of the G–E composites.     

玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料的制备与性能研究

采用碱催化阴离子聚合反应制备玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料.研究了玻璃纤维表面偶联处理、粉煤灰的活化偶联处理以及两者加入时间和两者配比对复合材料力学性能和摩擦性的影响.结果表明:将经偶联处理的玻璃纤维、粉煤灰与催化剂一起加人己内酰胺单体,能够制备出性能良好的玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料;采用玻璃纤维和粉煤灰同时增强尼龙,两者表现出良好的增强效应;当玻璃纤维质量分数为30%、粉煤灰质量分数为10%时,所得的尼龙复合材料具有较好的力学性能.     

Multicriteria optimization as enabler for Sustainable Ceramic Matrix Composites

Over the past 40 years, development of Ceramic Matrix Composites (CMCs) has focused mainly on the improvement of material performance and optimization of cost-efficient production routes. Recently, more fields of application have opened up for CMCs, in which environmental impacts are relevant. These impacts have barely been investigated so far but receive growing interest due to increasing awareness of the environmental consequences. Our innovative approach frames material properties in relation to environmental impacts (e.g., global warming potential in CO₂ emission) by varying process parameters to balance optimum performance against environmental considerations. First, the process of wet filament winding has been investigated up to the Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP) state by changing both the curing and tempering temperatures. During the production of CFRP plates, mass and energy flows were tracked in each step. Three point-bending and interlaminar shear tests have been performed on the resulting samples to identify basic mechanical properties. The environmental impacts are determined by a cradle-to-gate Life Cycle Assessment (LCA), using the software SimaPro. The resulting tradeoffs between mechanical properties and environmental impacts show nonlinear behavior, thus revealing optimum points above which improved mechanical properties are associated with significantly higher CO₂ emissions.     

基于非连续碱处理的剑麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备和力学性能

提出了一种新的纤维表面处理方法———不完全化学处理法。以该方法制备的非连续碱处理剑麻纤维(DASF)作为增强纤维,通过开炼压制制备了DASF/聚乳酸(PLA)复合材料。对比了未处理剑麻纤维(SF)、连续碱处理剑麻纤维(CASF)以及DASF制得的PLA复合材料力学性能,并通过扫描电镜(SEM)、体视显微镜对试样进行观察分析。研究了DASF长度与直径的变化,以及非连续碱处理方法、DASF质量分数对复合材料结构和性能的影响。结果表明,DASF/PLA复合材料中,纤维的长度多分布在1.6～3.1 mm范围内,直径小于SF而大于CASF。相比于连续碱处理,非连续碱处理可以进一步提高复合材料力学性能。纤维质量分数会影响DASF/PLA复合材料的力学性能,当纤维质量分数为30%时,DASF/PLA复合材料的力学性能最优。