热解碳对先驱体浸渍裂解3D-C_f/SiC复合材料性能影响

以三维编织T300碳纤维为预制体,通过控制化学气相渗积(CVI)沉积时间制备厚度不同的热解碳界面相,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺增密制备3D-C_f/SiC复合材料,研究界面相对先驱体浸渍裂解3D-C_f/SiC复合材料性能影响。结果表明:3D-C/SiC复合材料在合适的界面相厚度下能够获得更好的增韧效果。热解碳厚度为220±20 nm时,3D-C_f/SiC复合材料弯曲强度为388.8 MPa,弯曲断口处纤维呈台阶式拔出,拔出面参齐不齐,弯曲强度最大,增韧效果最佳。     

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     

纤维类型对Cf/SiC复合材料力学性能的影响

本工作以AIN和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化－热压烧结的方法制备出了Cf/SiC复合材料,研究了纤维类型影响复合材料力学性能的本质原因,由于T300纤维的制备温度明显低于M40JB纤维的制备温度,因此,与M40JB纤维相比,T300纤维的石墨化程度较低且含有较多的杂质,从而导致T300纤维表面的活性强,而M40JB纤维表面的活性较弱,正是这种结构和成分的差别,使T300纤维与基体的结合较强,而M40JB纤维与基体的结合较弱,因此以T300纤维为增强的复合材料呈现脆性断裂,而以M40JB纤维为增强相的复合材料则呈现韧性断裂,谈复合材料具有较好的力学性能。     

基体改性对碳纤维增韧碳化硅复合材料结构与性能的影响

采用化学气相浸渗法对2D C/SiC复合材料进行基体改性,制备了二维碳纤维增韧碳-碳化硅二元基复合材料(two dimensional carbon fiber reinforced C-SiC binary matrix composites,2D C/C-SiC).2D C/C-SiC复合材料的基体为热解碳和碳化硅交替叠层的多层基体.研究了2D C/C-SiC复合材料的微观结构,比较了2DC/SiC复合材料和2DC/C-SiC复合材料的力学性能及断口形貌.结果表明:2DC/C-SiC复合材料可在基本保持2DC/SiC复合材料抗弯强度的基础上,其断裂韧性得到显著提高.基体改性的效果明显.纤维的逐级拔出是断裂韧性提高的原因.     

短切碳纤维含量对Csf/SiC复合材料力学性能的影响

以Si作为主要烧结助剂,采用热压烧结法制备了短切碳纤维-碳化硅(short carbon fiber reinforced SiC composite,Csf/SiC)复合材料.采用X射线衍射仪、扫描电镜、硬度仪以及力学性能试验机等,研究了Csf含量对所制备材料的结构、组成、形貌及复合材料的弯曲强度、Vickers硬度和断裂韧性的影响.结果表明:采用热压法能制备出致密且Csf分布均匀的Csf/SiC复合材料.Csf/SiC复合材料的弯曲强度随Csf含量增加先增大后减小,含15%(体积分数,下同)Csf的Csf/SiC样品强度最高,达到466MPa,并且Csf含量小于30%的Csf/SiC样品强度高于无纤维SiC材料.材料的Vickers硬度随Csf含量增加而降低.Csf/SiC样品的断裂韧性随Csf含量增加而逐渐增大,Csf含量为53%时,达到最大为5.5MPa·m1/2,与无纤维SiC样品相比,增加近2倍.     

三维针刺C/SiC复合材料的结构特征和力学性能

采用化学气相渗透法制备了在厚度方向上具有纤维增强的三维针刺碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料,复合材料的密度和气孔率分别为2.15 h/cm3和16%.三维针刺C/SiC复合材料中的针刺纤维将各层紧密结合在一起,其层间抗剪切强度显著提高,为95MPa,比二维碳布叠层C/SiC复合材料的剪切强度(35MPa)高171.4%.三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别为159MPa和350MPa,断裂模式为非脆性断裂,包括:裂纹扩展、偏转,碳纤维的拉伸断裂和逐步拔出.     

977-2/T300和M21/T800复合材料性能研究

探讨了增韧环氧树脂977-2与T300碳纤维、增韧环氧树脂M21与T800碳纤维形成的单向带预浸料、织物预浸料以及复合材料层压板的性能。研究结果表明:M21/T800预浸料属于T800级材料,M21/T800复合材料的常规力学性能在纤维控制的项目上,高于其他三种材料;树脂基体及界面的性能与T300材料的相当,材料的韧性和抗损伤能力比T300材料有较大程度的提高;M21/T300织物预浸料的韧性和抗损伤能力优于977-2A/T300预浸料。     

三维针刺碳纤维增强SiC复合材料在加载-卸载下的拉伸行为

对T300碳纤维增强三维针刺碳纤维增强SiC(C/SiC)复合材料(纤维体积含量为30%)的单调和加载-卸载拉伸载荷下的拉伸行为进行了研究.结果表明:T300碳纤维增强三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂应变分别为129.6MPa和0.61%.单调和加载-卸载拉伸应力-应变曲线均为非线性变化,主要是复合材料中裂纹的扩展,界面相脱黏和滑移,以及纤维的逐步断裂和拔出所致,使得复合材料在拉伸载荷下呈非脆性破坏.卸载应力水平对卸载后的残余应变和再加载模量有较大影响.卸载应力小于80 MPa时,随着卸载应力的增加,残余应变线性增加,模量线性降低:卸载应力高于80MPa时,二者随着卸载应力的增加而呈二次函数快速变化.     

松木/UPR复合材料性能的研究

以红松、樟子松粉末和纤维为增韧剂,分别加入到不饱和聚酯树脂(UPR)中,制备了松木粉(纤维)/UPR复合材料。研究了各种增韧剂对该复合材料力学性能的影响。结果表明:松木粉和松木纤维提高了UPR复合材料的韧性。其中,红松粉/UPR复合材料的冲击强度为1.81 kJ/m2,拉伸强度为10.402 MPa;红松纤维/UPR复合材料的冲击强度为2.01 kJ/m2,拉伸强度为10.950 MPa;樟子松粉/UPR复合材料的冲击强度为1.93 kJ/m2,拉伸强度为11.220 MPa;樟子松纤维/UPR复合材料的冲击强度为2.30 kJ/m2,拉伸强度为11.372 MPa。另外,当红松和樟子松纤维用量分别为20%和30%时,对UPR复合材料的增韧效果最佳。     

低压化学气相渗透法制备2.5维SiCf/SiC复合材料

采用低压化学气相渗透法制备了具有和不具有热解炭界面层的2.5维连续SiC纤维增强的SiC复合材料(SiCf/SiC).SiC纤维的体积分数为30%和41%.所制备复合材料的气孔率为20%左右.当纤维为30%时,沉积有0.1 μm热解炭界面层的复合材料的弯曲强度由未加热解炭界面层的232MPa增加到328MPa,而且材料由灾难性断裂转变为非灾难性断裂.在同一制备条件下,纤维体积分数为41%的SiCf/SiC比30%的SiCf/SiC具有更高的气孔率.纤维为41%时,热解炭界面层厚度为0.1 μm的SiCf/SiC的弯曲强度只有244MPa,但是它具有更高的韧性和更长的纤维拔出长度.     

底座连接口特征参数对显示器后壳注塑质量的影响分析

在Moldflow分析软件的基础上,对显示器后壳进行仿真研究,以翘曲变形量为质量指标,结合控制变量法进行单因素变动实验,保持注射工艺参数不变,研究显示器后壳底座连接口对制品翘曲变形的影响.对数据进行图表分析,结果表明显示器后壳尺寸定位68.58 cm(27英寸)时,底座连接口选用圆形,连接口位置距离底边26 mm,尺寸...     

Effect of the drafting force on the strength of the bottom of the spinneret

In spinning basalt fibres, the drafting force is in the same range as in spinning of glass fibres. The effect of the drafting force can not be considered in the calculation for the strength and rigidity of the bottom of the spinneret. __________ Translated from Khimicheskie Volokna, No. 5, pp. 47–50, September–October, 2007.