连续C_f/Al复合材料碳纤维SiC涂层研究进展

连续Cf/Al复合材料日渐成为最具发展潜力的先进复合材料之一,近净成形技术是决定其能否大规模工程化应用所亟待解决的关键技术难题,而连续Cf/Al复合材料的低压浸渗制备是最可能的工艺方法之一。但Cf与Al之间润湿性差、碳纤维的高温氧化以及Cf与Al的界面反应都影响浸渗和材料的性能,采用碳纤维表面涂覆SiC涂层是解决上述问题的重要途径。分析了连续碳纤维SiC涂层不同制备技术的优缺点,探讨了制备技术的发展方向;分析了涂层对连续Cf/Al复合材料浸渗及性能的影响,并指出SiC涂层用于制备连续Cf/Al复合材料存在的问题及其发展前景。     

铝合金表面等离子喷涂制备Al/SiC复合涂层（英文）

对铝合金表面等离子喷涂制备Al/SiC复合涂层进行了研究,探索了SiC体积分数对复合粉末的沉积行为以及Al/SiC复合涂层性能的影响规律。研究发现,在等离子焰流中,纯SiC发生降解和氧化。SiC含量越高,等离子喷涂沉积Al/SiC复合涂层越困难,纯SiC沉积后与基体粘结层之间存在裂纹;SiC含量越高,Al/SiC复合涂层硬度越高。Al/SiC(50:50)复合涂层厚度70μm,显微硬度达到3690 MPa,对铝合金表面起到强化效果。     

碳纤维编织结构对C_f/Al复合材料拉伸性能的影响

将M40J碳纤维以两种编织结构(三维正交和叠层缝合)织成预制体,用真空气压浸渗法制备C_f/Al复合材料,分别对两种结构的含缺口试样及相同尺寸的光滑试样进行拉伸力学性能试验,通过SEM、TEM对材料的微观组织和界面特征进行观察分析,研究两种编织结构C_f/Al复合材料含缺口试样的拉伸性能,讨论缺口对复合材料性能的影响以及不同编织结构的复合材料对缺口的敏感程度。结果表明,缺口使两种编织结构的C_f/Al复合材料拉伸性能均明显减弱,三维正交C_f/Al复合材料缺口试样的抗拉强度较光滑试样下降了141.3 MPa,降幅约为23.7%,其缺口拉伸敏感系数为1.31;叠层缝合C_f/Al复合材料缺口试样的抗拉强度较光滑试样下降了121.8 MPa,降幅约为28.9%,缺口拉伸敏感系数为1.41。叠层缝合结构对缺口较三维正交结构更为敏感。     

电磁场辅助CVI沉积SiC/PyC复合材料的磨损性能（英文）

采用电磁场辅助CVI沉积在SiC陶瓷基体上沉积热解炭,制得具有自润滑性和耐磨性的SiC/PyC复合材料。利用XRD、SEM和EDS等手段对SiC/PyC材料的成分和显微结构进行表征,研究沉积温度对SiC/PyC材料的截面结构和耐磨性能的影响。结果表明,在较低温度下可将热解炭引入SiC基体,并可降低与自对偶材料在干滑动摩擦条件下的磨损率。磨损试验结果表明,在沉积温度为800℃条件下制得的SiC/PyC材料具有较优的抗磨损性能,其磨损率为未沉积热解炭的SiC材料磨损率的64.6%。     

碳纤维表面涂覆SiC层及其用于制备CF／Al复合材料

本文报道了用聚碳硅烷的苯溶液在碳纤维表面涂覆ＳｉＣ工艺对涂层性能、结构的影响以及涂层在ＣＦ／Ａｌ复合材料的制备和性能中的作用行为．ＳｉＣ涂层有效地改善了碳纤维的抗氧化性能，在其厚度小于０．１μｍ时提高了碳纤维的强度，而且它改善了碳纤维与熔Ａｌ的润湿性，阻止了界面上的化学反应，可使复合材料的强度提高８９％．     

碳纤维表面涂覆SiC层及其用于制备CF／Al复合材料

本文报道了用聚碳硅烷的苯溶液在碳纤维表面涂覆ＳｉＣ工艺对涂层性能，结构的影响以及涂层在ＣＦ／Ａｌ复合材料的制备和性能中的作用行为，ＳｉＣ涂层有效地改善了碳纤维的抗氧化性能，在其厚度小于０．１μｍ时提高了碳纤维的强度的强度，而且它改善了碳纤维与熔Ａｌ的润湿性，阻止了界面上的化学反应，可使复合材料的强度提高８９％。     

碳纤维CVD SiC涂层对C/SiC复合材料力学性能的影响

采用CVD PIP工艺制备了SiC涂层碳纤维增强SiC复合材料(C/SiC),研究了碳纤维表面CVD SiC涂层的形貌以及涂层对C/SiC复合材料力学性能的影响.结果表明CVD SiC涂层处理可以填补纤维表面上的沟槽和缺陷,使纤维表面变得光滑,从而使C/SiC复合材料的力学性能有很大提高,碳纤维经过CVD SiC 1 h涂层处理的C/SiC复合材料的力学性能最好,弯曲强度达到511.5 MPa,断裂韧性达到20.8 MPa·m1/2.     

炭/炭复合材料表面SiC/ZrSiO_4-SiO_2复合涂层的氧化行为（英文）

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性,采用包埋–刷涂法在其表面制备SiC/ZrSiO_4-SiO_2(SZS)复合涂层。研究SZS复合涂层包覆C/C复合材料在1500°C下不同氧分压测试环境下的抗氧化性能以及1500°C至沸水(100°C)的热循环性能。结果表明:SZS复合涂层试样具有优异的高温抗氧化性能和热震性能。在1500°C等温高氧分压环境下(空气流量36 L/h)氧化50 h后试样仅轻微失重(约0.03%),而在1500°C低氧分压(静态空气)中氧化111 h后仍然增重0.54%。此外,SZS复合涂层试样在高氧分压下氧化50 h及低氧分压下氧化80 h后,其残余压缩强度分别为70%和72.5%。SZS复合涂层试样在经历30次热循环以后,其质量损失率仅为1.61%,残余压缩强度约为74%。SZS涂层表现出良好的抗氧化性能和抗热震性能,可在高温下为C/C复合材料提供长期的保护。     

体育器材用C_f/Al复合材料的制备与性能研究

采用碳短纤维为增强体,6063铝合金为基体,对碳短纤维进行表面化学镀铜处理,用搅拌铸造法制备复合材料,研究其力学性能。结果表明,碳短纤维体积分数为6%时,复合材料的性能最优,对复合材料进行热挤压处理,可以提高其致密性,改善性能。     

C_f/SiC复合材料磨削表面的残余应力分析

应用X射线衍射法对C/SiC复合材料的磨削残余应力进行研究.结合抛光和热处理工艺,应用主应力之和的变化量确定磨削残余应力的分布.结果表明:SIC(422)晶面族比其它相和晶面更适用于复合材料残余应力的研究;熟塑性引入的残余拉应力作用于数微米的较浅表层深度内,但对磨削表面的残余应力起决定作用;冷塑性残余应力对应的作用深度较大;热塑性和冷塑性残余应力均可通过热处理方式得以消除.     

SiC界面涂层对碳纤维针刺毡增强Al_2O_3复合材料力学性能的影响（英文）

分别采用3D碳纤维针刺毡为增强体以及聚碳硅烷(PCS)衍生SiC涂层为界面相,通过溶胶-浸渍-干燥-热处理(SIDH)技术制备C/Al_2O_3复合材料,研究SiC界面涂层对C/Al_2O_3复合材料力学性能、抗氧化性能和抗热震性能的影响。结果表明,C/Al_2O_3复合材料的断裂韧性显著优于Al_2O_3单体陶瓷,引入SiC界面涂层后,尽管断裂功有一定程度下降,但C/Al_2O_3复合材料的强度得到明显提高;得益于SiC涂层和C纤维之间的强结合,C/SiC/Al_2O_3复合材料在静态空气中表现出明显优于C/Al_2O_3复合材料的抗氧化和抗热震性能。     

SiC涂层对碳纤维抗氧化性能的影响

采用高能球磨的Si、C粉体,利用原位反应法在碳纤维表面制备得到了SiC涂层。利用XRD,SEM,TEM等分析测试手段对碳纤维涂层进行了相组成及形貌分析。通过对涂SiC和未涂SiC纤维的等温氧化试验,对涂层碳纤维抗氧化性能进行了研究。结果表明:制备的涂层均匀完整,涂层组成为纳米结构的β-SiC,厚度约为30 nm。在400～700℃SiC涂层可对碳纤维起到抗氧化作用。600℃氧化3h后,没有涂层的碳纤维表面出现明显的氧化侵蚀坑,而涂有SiC涂层的碳纤维损伤不明显。     

超声波振动法制备C_f/Al复合材料的组织及性能

采用超声波振动法制备了碳纤维增强铝基复合材料,实现了在普通铸造方式下获得组织均匀的碳纤维增强铝基复合材料,应用扫描电镜及万能拉伸试验机,研究超声波振动法制备工艺及超声波振动时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,超声波振动对使铝液均匀的完全填充到碳纤维间隙的作用显著。并且拉伸性能随着振动时间的增加而提高。当振动时间从10s增加到30s时,C_f/Al复合材料的抗拉强度从105 MPa提高到130 MPa。     

影响C_f/Al复合材料界面结构及性能的因素

综述了增强纤维、纤维表面涂层、基体合金化以及制备工艺对Cf/Al复合材料界面结构及性能的影响,并对Cf/Al复合材料未来的发展趋势进行了分析和展望。     

SiC/MoSi_2高温抗氧化涂层的制备及性能探究（英文）

采用磁控溅射法在C/C复合材料表面制备Si C/Mo Si_2抗氧化涂层,并利用SEM、XRD以及EDS等测试手段对抗氧化涂层的组织结构、抗氧化性能和抗氧化机制进行了研究。结果表明,用磁控溅射法制得的涂层结构致密、厚度均匀可控,呈柱状晶。在1500℃静态氧化60 min后涂层试样的氧化质量损失为3.2×10~(-2)g·cm~(-2),涂层表现出优异的抗氧化保护性能。导致C/C基体被氧化失重的主要原因是涂层中沿晶界产生的贯穿裂纹为氧气进入基体表面提供了通道。     

搅拌铸造制备新型Al2024/SiC/赤泥复合材料的特性和抗拉强度（英文）

采用搅拌铸造技术制备SiC颗粒(5%,质量分数)和赤泥(5%~20%,质量分数)颗粒增强2024铝基复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)技术表征合成的复合材料;另外,利用Taguchi实验设计方法测试混杂复合材料的抗拉强度。结果表明,混杂复合材料中的增强颗粒分散均匀,结合充分;复合材料的密度和孔隙率随着增强体含量的增加而降低,抗拉强度随着赤泥含量和时效时间的增加而增加;复合材料中赤泥含量对抗拉强度影响最大,其次是时效时间。总体来说,与基体材料Al2024铝合金相比,铝合金/SiC/赤泥复合材料在优化条件下具有更优异的抗拉强度(高34%)。     

叠层穿刺结构对C_f/Al复合材料组织与性能的影响

以M40J碳纤维编织叠层穿刺结构预制体,选用ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备4种不同编织参数的叠层穿刺C_f/Al复合材料,研究了穿刺结构参数(Z向纱线规格和穿刺针距)对C_f/Al复合材料微观组织及拉伸性能的影响,并分析了其断裂变形行为及拉伸断口处形貌特征。结果表明,穿刺结构参数对C_f/Al复合材料微观组织及性能影响显著,单股、3 mm/针的C_f/Al复合材料的平均抗拉强度为623 MPa,单股、4 mm/针的C_f/Al复合材料的为353.3 MPa,为4种结构中最低,双股、3 mm/针的C_f/Al复合材料为650.2 MPa,为4种结构中最高,约为单股、4 mm/针复合材料的两倍;双股、4 mm/针的C_f/Al复合材料的为473 MPa。穿刺针距为3 mm/针的C_f/Al复合材料微观浸渗缺陷较少,抗拉强度较高,单股穿刺纱在经向拉伸时易出现Z向纱分层失效现象。叠层穿刺C_f/Al复合材料根据变形断裂行为,可将其拉伸破坏过程分为3个阶段:纤维与基体共同承载阶段、主要由纤维承受载荷阶段、断裂失效阶段。     

SiC颗粒加热预处理工艺对SiC/Al复合材料制备的影响

通过搅拌复合方法制备SiC／Al复合材料,研究了SiC颗粒不同加热温度和保温时间预处理工艺对复合材料制备的影响。对SiC颗粒600℃保温3h加热预处理最大程度地改善了SiC／Al润湿性,减少了复合材料的孔隙率。预处理加热温度过高,SiC颗粒易于烧结而导致复合材料中颗粒团聚,孔隙率增大;加热温度低于600℃,SiC颗粒表面气体和污染物脱附不完全。     

SiC表面活化对Ni-Co-P/SiC复合沉积层性能的影响

用JSM－35CF型扫描电镜观察和分析了Ni-Co-P/SiC复合沉积层，对其中的复合相微粒SiC作表面活化预处理后参与化学沉积。结果表明，经表面活化后的SiC颗粒与Ni-Co-P基质相的结合变得较紧密，复合沉积层的孔隙率降低，在一定程度上改善了复合沉积层复合相粒子周边存在孔洞的问题。     

SiC涂层制备及辐射性能分析（英文）

模板热防护涂层是高超声速飞行器热防护系统(TPS)的重要组成部分,具有高发射率的涂层可以增强TPS系统效率。将SiC、C0_3O_4纳米粉与A1_2O_3溶胶混合球磨后,采用溶胶-凝胶法在镍基高温合金表面制备了SiC涂层。利用扫描电子显微镜观察涂层的微观形貌,测定了涂层的光谱发射率。分析了涂层发射率与厚度的关系。结果显示,涂层具有较高的发射率,厚度在20-30um范围内,发射率具有最高值。