连续纤维增强SiCf/SiC陶瓷复合材料的发展

连续纤维增强SiCf/SiC陶瓷基复合材料具有良好的高温力学性能、抗氧化性和化学稳定性,是航空航天和核能等领域新的高温结构材料研究的热点之一。回顾了增强体连续SiC纤维的发展,综述了SiCf/SiC材料的成型制备工艺、界面相对力学性能的影响和目前的应用研究,展望了连续纤维增强SiCf/SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景。

SiC_f/SiC陶瓷复合材料的研究进展

SiCf/SiC陶瓷复合材料具有良好的力学性能、高温抗氧化性和化学稳定性 ,是航空航天和原子能等领域理想的新一代高温结构材料。本文概述了增强体SiCf 的发展状况及存在的问题 ,对SiCf/SiC材料的制备工艺、界面相的研究状态、材料的损伤破坏机理和目前的应用研究进展做了综述 ,并分析了SiCf/SiC陶瓷复合材料的研究重点和发展前景。

碳纤维增强陶瓷基复合材料抗氧化涂层研究进展

对碳纤维增强陶瓷材料抗氧化涂层的要求、组成与制备工艺以及最近抗氧化涂层体系的发展做了综述 ,并且对今后抗氧化涂层的发展作了一些展望。

Cf/SiC复合材料抗氧化涂层的制备及性能

在氧化性环境中,高于400℃时碳纤维开始氧化,限制了Cf SiC复合材料的应用。通过在Cf SiC复合材料表面制备抗氧化涂层体系,可以有效地保护碳纤维不被氧化。本实验制备了含CVD SiC粘接层、自愈合功能层和CVD SiC抗冲蚀层的三层涂层体系,并进行了氧化失重试验。氧化失重试验结果表明,仅有CVD SiC涂层的试样氧化失重率较大,不能有效地保护材料,而含有自愈合功能层的三层涂层体系的材料试样,在800℃～1200℃的氧化失重率非常小,1000℃下氧化288h的失重率仅为2.3%,弯曲强度仍保持为452.9MPa。同时实验发现,试样在氧化失重试验后,其CVD SiC涂层的表面形貌有明显改变,这主要是由SiC氧化形成SiO2薄膜所致,并且在1200℃下所生成的SiO2薄膜有表面收缩趋势,具有液相膜的部分特征。

PIP工艺制备的C/SiC复合材料的氧化行为

PIP工艺制备的C/SiC复合材料中SiC基体富碳,因此增强体和基体均容易氧化.碳纤维和无涂层保护C/SiC复合材料试样在400～1300℃的氧化速率随温度升高而加快,低温为反应控制,高温为扩散控制.CVD-SiC涂层保护C/SiC复合材料和由CVD-SiC层、自愈合层、CVD-SiC层三层涂层保护C/SiC复合材料在400～1300℃的氧化先随温度升高而加快,然后减慢.三层涂层在800～1300℃有非常好的保护效果.扫描电镜照片显示自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,填充裂纹且阻挡氧的通过,从而有良好的抗氧化保护效果.

低分子量聚碳硅烷制备3D-Cf/SiC复合材料

研究了低分子量聚碳硅烷(PCS)通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备Cf/SiC复合材料.分析表明:PCS的数均分子量为400,活性较强,陶瓷化产率为70%左右,在1200℃基本转化为微晶态的β-SiC.分别通过3种不同升温速率制备了3D-Cf/SiC复合材料试样,其弯曲强度分别为745.2 MPa、686.7 MPa和762.5 MPa,明显高于文献报道3D-Cf/SiC复合材料弯曲强度300～500 MPa的水平.试样断口的SEM照片均显示长的纤维拔出,有良好的增韧效果,低分子量PCS裂解得到的基体比较致密.实验结果说明,低分子量PCS适合于制备3D-Cf/SiC复合材料,并且提高升温裂解速率对材料性能影响很小.

连续纤维增强陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用

阐述了连续纤维增强陶瓷(SiC)基复合材料的优势与存在的问题,重点介绍了国内外对与其相关的增强纤维、构件制备工艺、构件制备的研究进展。

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。

C_f/SiC复合材料抗氧化涂层的制备、性能与保护机理

用化学气相沉积法(chemicalvapordeposit,CVD)在碳纤维增强碳化硅复合材料(carbonfiberreinforcedsiliconcarbidecomposites,Cf/SiC)表面制备了CVDSiC粘接层、自愈合功能层和CVDSiC耐冲蚀层组成的3层涂层体系,并进行了氧化实验。结果表明:单层CVD SiC涂层保护试样的氧化质量损失速率比无涂层试样的明显降低,含有自愈合层的3层涂层保护试样比单层CVDSiC保护试样的氧化质量损失速率又有明显降低。3层涂层保护的试样800～1300℃的氧化质量损失率非常小,氧化288h后仍能保持较高的弯曲强度。通过扫描电镜观察到自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,有效地填充裂纹并阻挡氧的通过。同时,因涂层不均产生的孔洞或玻璃态物质流失后产生的涂层裂纹等缺陷会导致其自愈合功能的失效,使Cf/SiC复合材料不均匀氧化。

SiC/SiC复合材料及其在航空发动机上的应用

采用新型的陶瓷基复合材料,可以在满足高温使用要求的前提下,大幅度减轻发动机的重量、降低发动机的复杂程度,SiC/SiC复合材料因其优异的抗氧化性能,能够满足航空发动机长时间使用、轻质、耐高温要求而备受关注,成为高推重比发动机的首选材料。

聚变堆用SiCf／SiC复合材料的研究进展

回顾了聚变堆用SiC_f/SiC复合材料制备工艺的最新研究进展,介绍了SiC_f/SiC复合材料的力学性能、抗辐照性能、气密性、热稳定性、化学相客性等方面的性能及其连接技术并进行了总结和展望。

制备工艺对碳纤维增强碳化硅基复合材料结构和力学性能的影响

以化学气相沉积碳为界面层,聚碳硅烷为先驱体,经过10个周期的浸渍-裂解制备了三维编织碳纤维增强碳化硅复合材料(3D-Cf/SiC)。考察了碳涂层高温预处理和陶瓷先驱体第一个周期1600℃裂解对复合材料结构与性能的影响。结果表明:碳涂层高温预处理有助于复合材料密度的提高,弱化了复合材料的界面结合,从而显著提高了复合材料的力学性能,复合材料弯曲强度达到571 MPa,剪切强度51 MPa,断裂韧性18 MPa.m1/2。

短碳纤维增强碳化硅基复合材料的制备

短纤维的分散均匀性一直是短纤维复合材料应用受限的主要原因。采用固相球磨分散和熔融渗硅工艺, 可得到均匀分散的短碳纤维增强碳化硅基复合材料。并利用金相显微镜观察复合材料微观形貌,测试复合材料的抗弯强度和断后韧性。

原位生长碳纳米管增强复合材料的研究现状与展望

碳纳米管优异的力学、热学和电学性质使其成为高性能复合材料的新型增强体,但难以分散,限制了其进一步应用。CVD法原位生长碳纳米管可有效解决碳纳米管在复合材料中的分散问题,是制备碳纳米管增强复合材料的理想方法。综合分析了国内外原位生长碳纳米管增强复合材料的研究状况,指出了存在的问题及以后的发展趋势。

3D-C_f/SiC复合材料抗高温氧化涂层结构设计与自愈合机理

为了提高3D-Cf/SiC复合材料耐高温氧化性能,采用CVD和粉末烧结技术相结合依次在其表面制成CVD-SiC粘接层—自愈合功能层—CVD-SiC耐冲蚀层等抗高温氧化涂层。运用TG、SEM和TEM等手段研究了自愈合机理。结果表明,抗高温氧化涂层自愈合机理主要是B4C和MoSi2等氧化增重形成在高温下可流动的玻璃相,玻璃相充填材料裂纹和空隙有效地阻碍氧气渗透。因而3D-Cf/SiC复合材料具有较好的耐高温氧化性能。

升温速率对PIP工艺制备的3D-Cf/SiC复合材料性能及结构的影响

研究了不同升温裂解速率对PIP工艺制备的3D-Cf/SiC复合材料性能的影响。采用了3种升温制度,每次裂解时间分别为3 900 min、1 500 min和1 000 min。实验发现3种升温制度下制备的材料的力学性能差别比较小,1 000 min裂解制备的试样的弯曲强度高达762.5 MPa,其弯曲强度和断裂韧性常数还略高于另外2种。不同升温速率下试样断口的SEM照片均显示很长的纤维拔出,增韧效果显著。研究表明,适当提高升温速率并没有降低Cf/SiC复合材料的力学性能。

高温热机用陶瓷部件的研究与进展

本文着重讨论当前陶瓷基复合材料在高温热机上的潜在应用情况。对陶瓷材料的要求及其在发动机上的使用趋势作了探讨，并就其目前最新工艺和制造方法作了探讨。对当前陶瓷发动机存在的问题进行分析，认为仍需要对复合材料的界面以及高温使用的纤维加强进行研究，并就陶瓷材料部件在将来的发展作了预测。

用向量的线性表示证明矩阵的秩

本文从一个定理出发,得到一个推论,举例说明用向量的线性表示证明矩阵的秩.

3DC_f/SiC抗高温氧化复合材料的制备及其构件的工程试验

采用低分子量聚碳硅烷(PCS)通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺、化学气相沉积(CVD)和粉末烧结技术相结合制备了3DCf/SiC抗高温氧化复合材料。运用FTIR、1 H-NMR、凝胶渗透色谱法(GPC)、热失重-差热(TGA-DTA)、X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究了低分子量PCS的结构及其无机化过程。结果表明:PCS的主要结构为[—Si(CH3,H)—CH2—]n,数均分子量为420,陶瓷化产率为70%左右,在1200℃时基本转化为微晶态的β-SiC;3DCf/SiC复合材料及其构件具有较好的耐高温氧化性能。