SiC纤维／LCMAS微晶玻璃基复合材料的界面结合和力学性能

本工作通过在母体玻璃中引入ＭｇＯ后进行热处理得到一系列具有不同热膨胀系数的微晶玻璃．ＳｉＣ纤维／ＬＣＭＡＳ微晶玻璃基复合材料在烧结条件下，在纤维和基体间形成一厚度约为２μｍ的界面层．纤维、基体间的界面剪切应力通过单根纤维压出法测试，发现纤维、基体间的界面剪切强度对复合材料的力学性能有严重的影响，并且ＳｉＣ纤维／ＬＣＭＡＳ系微晶玻璃基复合材料具有较高的界面剪切强度，通过降低基体的热膨胀系数减弱界面剪切强度，可使复合材料的强度和断裂韧性都得到明显的改善．     

SiC纤维补强微晶玻璃基复合材料

本文通过 Nicalon SiC 纤维对铝硅酸锂(LAS)微晶玻璃的补强,发现 SiC 含量为30 v.-%时复合材料具有最佳力学性能,抗折强度和断裂韧性分别高达502 MPa 和10.2MP·m~(1/2)。在1000℃,复合材料的抗折强度高达480 MPa。     

纤维补强微晶玻璃复合材料性能设计

在 Li_2O-Al_2O_3-SiO_2和 Li_2O-MgO-CaO-Al_2O_3-SiO_2系统中,对具有不同热膨胀系数(α)的烧结微晶玻璃基体作了研究。一些微晶玻璃基体能够同补强纤维结合得很好,适用于制备成碳纤维或 SiC纤维补强微晶玻璃复合材料。当微晶玻璃基体的α调节到比加入纤维的α稍低的范围内,复合材料的抗折强度和断裂韧性可达到满意的水平,F_b 为584MPa,K_(1c)为16.5MPa·m~(1/2)。实验结果作为纤维补强微晶玻璃复合材料性能设计原则,在上述系统中得到了验证。文中对微晶玻璃这类多相复合体热膨胀系数设计的理论依据作了讨论。     

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料研究进展

连续纤维补强增韧碳化硅基陶瓷复合材料具有密度低、强度和韧性高、抗氧化、耐高温等综合性能,已在国外宇航领域得到了广泛的应用.综述了国内外连续纤维补强增韧C/SiC陶瓷复合材料的研究进展,主要包括国内外在增韧机理、基体复合技术、界面技术以及应用等方面的研究进展情况.     

SiC纤维增强钛合金基复合材料界面热稳定性研究

本文利用扫描电镜和能谱分析手段，对连续SiC纤维增强钛合金基复合材料的界面热稳定性和界面反应机制进行了分析和研究。     

SiC纤维增强钛基复合材料界面研究及构件研制

首先介绍了作者近年来在SiC纤维增强钛基复合材料界面反应机理、应力分布和界面调控方面的工作进展,然后介绍了作者在磁控溅射法和箔-纤维-箔法复合材料工艺及构件研制方面的研究工作。     

LCMAS微晶玻璃／Y－TZP复相材料

本工作对ＬＣＭＡＳ微晶玻璃／Ｙ－ＴＺＰ复相材料在不同的烧结温度下所出现的晶相进行了研究，发现材料在烧结温度下，Ｙ－ＴＺＰ中的ＺｒＯ２与微晶玻璃中的ＳｉＯ２发生化学反应生成锆英石（ＺｒＯ２·ＳｉＯ２），少量Ｙ－ＴＺＰ的加入起不到相变增初作用．由于Ｙ－ＴＺＰ起到微晶玻璃晶核剂的作用，仍能使材料的抗折强度和断裂韧性得到大幅度的提高．当Ｙ－ＴＺＰ含量为９５ｗｔ％时，复相材料的抗折强度和断裂韧性分别为６３１ＭＰａ和８．４ＭＰａ．ｍ１／２．     

SiC w/BAS复合材料的显微结构及力学性能的研究

本文采用热压烧结法制备出致密的SiCw增强BAS玻璃陶瓷基复合材料．结果表明,BAS基体晶化后获得以钡长石为主晶相和莫来石为次晶相的复相BAS玻璃陶瓷．晶须的加入对BAS基体有显著的强韧化效果,加入30vol％SiCw可使材料的室温抗弯强度和断裂韧性分别由基体的156MPa和1．40MPa·m1/2提高到356MPa和4．06MPa·m1/2．TEM观察结果表明,晶须／基体界面结合良好,无界面反应物和非晶层的存在．断口形貌和压痕裂纹扩展路径的SEM观察结果表明,复合材料的主要增韧机制为裂纹偏转、晶须的拔出和桥接．     

SiC(N)/LAS吸波材料吸波性能研究

研究了由SiC(N)纳米吸收剂制备的SiC(N)/LAS吸波材料的介电性能,对影响介电性能的吸收剂的含量、吸波材料烧结温度和碳界面层等因素进行了较为全面的研究。结果表明,在1080℃以下烧结温度对陶瓷致密度的影响较大而对陶瓷介电常数的影响较小;在1080℃以上烧结温度对烧结致密度的影响较小,对陶瓷介电常数的影响较大,吸波材料介电常数的实测值与计算值之间存在很大的差异,这种差异是吸波材料制备过程中纳米级的SiC(N)促进了碳界面层形成,导致了在较高温度烧结时吸波材料介电常数对温度的敏感性,使吸波材料介电常数的实测值与计算值之间出现了很大的差异,形成的碳界面层复介电常数的虚部较高,使吸波材料对电磁波的损耗进一步升高,从而使吸波材料的吸波性能得到增强。     

新型基片材料——C/SiC复合材料

阐述了目前常用的3大类基片材料,即塑料基、金属基和陶瓷基材料,比较了3类材料的性能,得出了陶瓷基材料是综合性能较好的基片材料的结论,并比较了目前陶瓷基片材料中的Al2O3、AlN、BeO、SiC的性能,认为SiC作为基片材料具有良好的发展前景;针对单相SiC陶瓷固有脆性导致难以大尺寸成型的问题,提出了使用C/SiC复合材料制备基片材料的可能性,并综述了C/SiC复合材料的制备工艺,比较了3种工艺(PIP、CVI、LSI)所制备的材料的性能,认为液相渗硅(LSI)C/SiC复合材料制备大尺寸封装基片材料是未来最具前景的发展方向。     

CVD-SiC界面改性涂层对气相渗硅制备C_f/SiC复合材料力学性能的影响

在气相渗硅制备C_f/SiC复合材料时,界面改性涂层非常重要。良好的界面改性涂层一方面起到保护碳纤维不受Si反应侵蚀的作用,另一方面起到调节纤维和基体界面结合状况。通过在C纤维表面制备CVD-SiC涂层来进行界面改性,研究CVD-SiC界面改性涂层对GSI C_f/SiC复合材料力学性能和断裂特征的影响,并分析其影响机制。结果表明:无CVD-SiC涂层改性的C_f/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其强度、模量和断裂韧度分别为87.6MPa,56.9GPa,2.1MPa·m1/2。随着CVD-SiC涂层厚度的增加,C_f/SiC复合材料的弯曲强度、模量和断裂韧度呈现先升高后降低的趋势,CVD-SiC涂层厚度为1.1μm的C_f/SiC复合材料的力学性能最好,其弯曲强度、模量和断裂韧度分别为231.7MPa,87.3GPa,7.3MPa·m1/2。厚度适中的CVD-SiC界面改性涂层的作用机理主要体现在载荷传递、"阻挡"Si的侵蚀、"调节"界面结合状态3个方面。     

不同界面SiC/SiC复合材料的断裂行为研究

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC/SiC)是极具前景的高温结构材料。通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺分别制备了PyC界面和CNTs界面SiC/SiC复合材料, 对两种SiC/SiC复合材料的整体力学性能以及界面剪切强度等进行了测试表征, 并对材料中裂纹的产生与扩展进行了原位观测。结果表明, 两种界面SiC/SiC复合材料弯曲强度相近, 但PyC界面SiC/SiC复合材料的断裂韧性约为CNTs界面SiC/SiC复合材料的两倍。在PyC界面SiC/SiC复合材料中, 裂纹沿纤维-基体界面扩展, PyC涂层能够偏转或阻止裂纹, 材料呈现伪塑性断裂特征; 而在CNTs界面SiC/SiC复合材料中, 裂纹在扩展路径上遇到界面并不偏转, 初始裂纹最终发展为主裂纹, 材料呈现脆性断裂模式。     

SiCw/BAS复合材料的显微结构及力学性能的研究

本文采用热压烧结法制备出致密的SiC_w增强BAS玻璃陶瓷基复合材料．结果表明,BAS基体晶化后获得以钡长石为主晶相和莫来石为次晶相的复相BAS玻璃陶瓷．晶须的加入对BAS基体有显著的强韧化效果,加入30vol％SiC_w可使材料的室温抗弯强度和断裂韧性分别由基体的156MPa和1．40MPa·m^1/2提高到356MPa和4．06MPa·m^1/2．TEM观察结果表明,晶须／基体界面结合良好,无界面反应物和非晶层的存在．断口形貌和压痕裂纹扩展路径的SEM观察结果表明,复合材料的主要增韧机制为裂纹偏转、晶须的拔出和桥接．     

SiC fibre by chemical vapour deposition on tungsten filament

A CVD system for the production of continuous SiC fibre was set up. The process of SiC coating on 19 μ m diameter tungsten substrate was studied. Methyl trichloro silane (CH₃SiCl₃) and hydrogen reactants were used. Effect of substrate temperature (1300–1500°C) and concentration of reactants on the formation of SiC coating were studied. SiC coatings of negligible thickness were formed at very low flow rates of hydrogen (5 × 10⁻⁵ m³/min) and CH₃SiCl₃ (1.0 × 10⁻⁴ m³/min of Ar). Uneven coatings and brittle fibres were formed atvery high concentrations of CH₃SiCl₃ (6 × 10⁻⁴ m³/min of Ar). The flow rates of CH₃SiCl₃ and hydrogen were adjusted to get SiC fibre with smooth surface. The structure and morphology of SiC fibres were evaluated.