先驱体转化法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究

综述了先驱体转化法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料在先驱体、致密化工艺、微观结构、性能等方面的国内外研究情况 ,最后提出了今后进一步研究的方向     

填料辅助先驱体转化法制备陶瓷基复合材料的研究进展

先驱体转化法是一种比较成熟的制备陶瓷基复合材料的方法。填料在先驱体转化法制备陶瓷基复合材料的过程中起着重要作用。填料主要包括惰性填料和活性填料两种,阐述了两种填料的作用机理及选取原则,并对国内外填料的研究及发展现状进行了综述。最后对填料的发展趋势提出了自己的看法。     

聚硅氧烷先驱体转化制备低成本Si—O—C陶瓷基复合材料

研究了廉价聚硅氧烷的交联与裂解情况，并以其为先驱体转化制备Si-O-C陶瓷基复合材料，结果表明，在氯铂酸的催化下，聚硅氧烷与二乙烯基苯可以交联固化，当聚硅氧烷／二乙烯基苯摩尔比为1：0．5时，陶瓷产率达60．52％，经6次浸渍－交－裂解过程制备出碳纤维三维编织物增强陶瓷基复合材料，其密度达到1.59g/cm^3，弯曲强度达到321MPa，断裂韧性达到9.38MPa.m^1/2.     

高温陶瓷基复合材料制备工艺的研究

连续纤维增强高温陶瓷基复合材料（ＨＴ－ＣＭＣｓ）的制备主要有以液相或气相为先驱体的两条工艺路线。回波分析了几种最有希望的工艺得出低温、低压、低成本、操作性能与近净尺寸设计,是今后ＨＴ－ＣＭＣｓ制备工艺的发展趋势。     

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用 II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94 μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。     

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。     

先驱体转化法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的研究

综述了先驱体转化法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料在先驱体、致密化工艺、微观结构、性能等方面的国内外研究情况,最后提出了今后进一步研究的方向。     

热压辅助先驱体裂解制备三维编织碳纤维增强Si-O-C复合材料的研究

以聚硅氧烷为先驱体 ,采用先驱体转化法制备三维编织 Cf/ Si- O- C复合材料。研究发现 ,第一次裂解时采用热压辅助可以明显提高材料的致密度和力学性能。第一次在 1 6 0 0℃ / 1 0 MPa的条件下热压裂解 5 min,后续真空浸渍 -常压裂解处理六个周期所制得的材料具有较高的力学性能 ,其弯曲强度和断裂韧性分别为 5 0 2 MPa,2 3 .7MPa.m1 /2 。讨论了制备工艺对材料结构和性能的影响 ,理想的界面结构与较高的致密度是其具有高性能的主要原因     

先驱体浸渍-裂解法制备SiBN纤维增强SiBN陶瓷基复合材料

连续纤维增强氮化物陶瓷基复合材料是耐高温透波材料的主要发展方向,纤维是目前制约耐高温透波复合材料发展的关键,而SiBN陶瓷纤维是一种兼具耐高温、透波、承载的新型陶瓷纤维。以聚硅氮烷为陶瓷先驱体,以SiBN连续陶瓷纤维为增强体,采用先驱体浸渍-裂解法制备了SiBN陶瓷纤维增强SiBN陶瓷基复合材料,研究了复合材料的热膨胀特性、力学性能、断裂模式以及微观结构。结果表明:SiBN陶瓷纤维增强SiBN陶瓷基复合材料呈现明显的脆性断裂特征,复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别为88.52 MPa和6.6 MPa,纤维的力学性能仍有待于提高。     

聚酰亚胺纤维纬编织物增强橡胶基复合材料冲击性能

针对固体火箭发动机绝热层复合材料在冲击作用下因增强织物和橡胶基体变形不协调导致的破坏问题,基于罗纹纬编结构,设计制备了两种纤维细度、三种线圈长度和两种铺层结构的聚酰亚胺纤维纬编织物增强丁腈橡胶(NBR)复合材料,测试并分析了增强结构对复合材料低速冲击性能的影响。结果表明：选用大丝束纤维、长线圈及正交铺层的复合材料具有更高的冲击峰值载荷和吸能。采用轮廓仪和显微镜观测冲击损伤形貌,在20.1 J冲击能量下试样均未被穿透,基体沿纤维方向产生裂纹并沿厚度方向产生塑性变形是复合材料主要的损伤模式。     

复合材料烧蚀率的影响阳极氧化处理对碳纤维三维织物/酚醛

采用阳极氧化法对碳纤维三维织物中的碳纤维进行表面改性处理,研究阳极氧化处理对其复合材料烧蚀率的影响。结果表明通过阳极氧化处理可以改善复合材料的耐烧蚀性能,其线烧蚀率降低了7.2%,背面最高温度降低了20℃。同时通过SEM照片分析,从微观结构上阐明处理后的复合材料耐烧蚀性能得到改善。      

PROCESSING AND FRACTURE TOUGHNESS OF SINTERED FIBER REINFORCED CERAMIC MATRIX COMPOSITES

The paper discusses the processing and the resulting mechanical properties of sintered fiber reinforced ceramic matrix composites. In situ observations of the sintering process revealed that stresses which develop due to the differential shrinkage between the fibers and the matrix initiate already during the heating cycle and are of sufficient magnitude and duration that crack like damage forms. Successful methods were employed for reducing and avoiding these stresses during the sintering process. Coarse grained alumina coatings deposited onto the fibers with a coating thickness of up to 10 µm delayed and reduced the stress development. Polymer coated fibers produced fully dense composites on which fracture toughness measurements were performed. Crack propagation and crack/fiber interaction was observed in situ inside a scanning electron microscope. The importance of studying both the crack front and the crack wake phenomena in fiber reinforced composites is illustrated. In specimens where the cracks are already bridged by 10% area fraction of fibers a toughness of 7 MPa √m was obtained. However, in samples where the cracks are not bridged yet by fibers, the crack becomes unstable before reaching the fiber positions and the fibers had no effect in resisting the crack propagation.     

PROCESSING AND FRACTURE TOUGHNESS OF SINTERED FIBER REINFORCED CERAMIC MATRIX COMPOSITES

ABSTRACT

The paper discusses the processing and the resulting mechanical properties of sintered fiber reinforced ceramic matrix composites. In situ observations of the sintering process revealed that stresses which develop due to the differential shrinkage between the fibers and the matrix initiate already during the heating cycle and are of sufficient magnitude and duration that crack like damage forms. Successful methods were employed for reducing and avoiding these stresses during the sintering process. Coarse grained alumina coatings deposited onto the fibers with a coating thickness of up to 10 µm delayed and reduced the stress development. Polymer coated fibers produced fully dense composites on which fracture toughness measurements were performed. Crack propagation and crack/fiber interaction was observed in situ inside a scanning electron microscope. The importance of studying both the crack front and the crack wake phenomena in fiber reinforced composites is illustrated. In specimens where the cracks are already bridged by 10% area fraction of fibers a toughness of 7 MPa √m was obtained. However, in samples where the cracks are not bridged yet by fibers, the crack becomes unstable before reaching the fiber positions and the fibers had no effect in resisting the crack propagation.     

颗粒增强Fe3Al基复合材料的制备和性能

用熔铸法制备了ＳｉＣ,Ａｌ２Ｏ３和ＴｉＢ２颗粒增强Ｆｅ－２８Ａｌ－５Ｃｒ基复合材料,研究了材料的微观组织和力学性能,结果表明,Ａａ２Ｏ３在Ｆｅ３Ａｌ中的化学稳定性很好,ＴｉＢ２与基体发生了部分反应,ＳｉＣ与基体的反应严重,复合材料在室温和高温下的力学性能的变化说明,上述颗粒的加入使材料的强度较大幅度的提高,塑性有所下降。     

玻璃陶瓷基复合材料制造工艺的探讨

本文研究了碳纤维增强微晶玻璃复合材计的制造工艺。基体采用三种材料:金云母可切削微晶玻璃,锂云母和LAS微晶玻璃。在实验室内采用粉末烧结法研制出这种材料样品。本文在成型工艺上作了改进,对关键工艺——粘接成型引入溶胶凝胶法。本文探讨了适合复合材料制造工艺的溶胶配方和工艺,改进了其使用方法。本文还利用物化检测手段对这三种微晶玻璃复合材料进行了分析对比,其性能仍保持了原基体材料的优良性能。     

PROCESSING OF METAL AND CERAMIC MATRIX COMPOSITES WITH THREE-DIMENSIONAL BRAIDED REINFORCEMENT

This paper summarizes some of the pioneering work done in developing the processing techniques to consolidate metal and ceramic matrix composites with 3-D braided fiber architecture. The 3-D braided fiber architecture features a fully integrated structure with multidirectional reinforcement and allows for the braiding of complex shapes. For metal matrix composite, a 3-D braided AI₂O₃ fibers preform reinforced Al-Li matrix composite has been successfully fabricated by liquid vacuum infiltration methods. For ceramic matrix composites, chemical vapor infiltration technique has been used to densify a 3-D braided Nicalon fibers preform with SiC matrix composite. A significant improvement in composite performance can be achieved through the architecture of 3-D integrated reinforcement geometry. The future needs and directions for developing viable methods for fabricating strong, tough high temperature composites with 3-D reinforcements is also discussed.     

炭黑填充聚乙烯PTC效应及其稳定性

可控自发热高分子材料是利用炭黑填充结晶高分子材料的正温度系数特性（PTC效应）制成的具有自动控温性能的功能高分子材料，文中通过对6种炭黑填充聚乙烯体系电性能的研究，分析了产生PTC效应的机理，筛选出了具有较强PTC效应的炭黑填充聚乙烯体系，并通过对该体系PTC稳定性研究得出，较佳的消除高于熔点的负温度系数效应（NTC效应）的方法是辐射交联，本研究为制备出具有实用价值的可控自发热聚乙烯的材料奠定了基础。     

碳纤维增强铜基复合材料的性能研究

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强铜基复合材料。经对不同碳纤维含量试样的硬度及导电性能的测定，并在干摩擦的条件下研究了碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能，同时对磨损表面的微观结构进行观察来分析其磨损机理。实验结果表明，随着碳纤维含量的增加，该材料的硬度和耐磨性均有所增加，但其导电性有所下降。     

高体积分数粒子型铝基复合材料热膨胀性能的研究

测定了真空气压渗流法制备的三种高体积分数SiC_P/Al 复合材料在0～ 400℃间的热循环曲线及其在此温度区间的线膨胀系数值。测试结果表明复合材料的线膨胀系数值约为其基体的一半, 其值与Kerner 模型的计算值相接近; 复合材料的热循环曲线的特征明显不同于其基体, 三种基体复合材料的热循环曲线的特征也存在差异。对此应用塑性变形理论进行了解释。发现通过改变合金基体可改变热循环曲线的封闭性。      

聚甲醛钢背铜塑三层结构复合材料 的加工工艺与性能研究

介绍了以钢为基座, 青铜粉为过渡层, 聚甲醛塑料为表面层的三层结构复合材料的复合 加工工艺及其工艺对性能的影响。试验的结果表明, 在一定的温度范围内, 制品的表面硬度随压制 温度的升高而增加, 随塑料层厚度的增大而减小; 在一定的范围内, 青铜粉的粒径越大, 塑料层与 钢背间的结合强度越大, 且表面硬度也越大, 摩擦系数也越小。