B4C颗粒对C/C-SiC复合材料微观结构与力学性能的影响

采用浆料浸渗结合先驱体浸渍−裂解法制备B4C颗粒改性C/C-SiC复合材料,研究B4C颗粒对C/C-SiC复合材料力学行为的影响。结果表明,B4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为250.41 MPa和13.56 MPa·m^1/2,与C/C-SiC复合材料相比,其抗弯强度下降45.5%,而断裂韧性提高46.0%。B4C颗粒可促进SiC基体的烧结,但由于大量闭孔和基体弱界面的形成,导致材料抗弯强度降低。B4C颗粒改性的C/C-SiC复合材料断裂韧性提高的主要原因在于,B4C颗粒与SiC基体中的弱界面使裂纹在SiC基体中得到有效偏转,增加了裂纹在基体中的扩展路径,使得材料的断裂韧性提高。

HfB2-ZrB2-SiC改性C/C复合材料的制备及性能

将HfB2和ZrB2陶瓷粉按体积比1:1混合制成高固相含量的浆料,通过料浆浸渍结合聚碳硅烷先驱体的浸渍裂解,制备密度为3.37 g/cm^3的C/C-HfB2-ZrB2-SiC复合材料,研究材料的显微组织、力学性能及抗烧蚀性能。结果表明:料浆浸渍法引入的HfB2和ZrB2陶瓷颗粒主要分布在C/C多孔复合材料的网胎层及针刺区,聚碳硅烷裂解产生的SiC主要分布在陶瓷颗粒及纤维束间,这3种陶瓷相都均匀地填充于材料内部。C/C-HfB2-ZrB2-SiC复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为382.6MPa和11.2MPa·m^1/2,表现出明显的假塑性断裂特征。C/CHfB2-ZrB2-SiC复合材料在烧蚀过程中生成HfO2-ZrO2复相氧化膜阻止氧进入材料内部,提高抗烧蚀性能。在2 500℃/120 s的烧蚀条件下表现出优异的抗烧蚀性能,其线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.71μm/s和0.53 mg/s。

B_(4)C含量对ZrB_(2)陶瓷微观结构及力学性能的影响

针对ZrB_(2)陶瓷粉末在球磨时易掺入ZrO2,影响ZrB_(2)陶瓷烧结致密化的问题,添加B_(4)C作为烧结助剂,采用无压烧结法制备ZrB_(2)陶瓷材料,研究B_(4)C含量(w(B_(4)C),下同)对材料微观形貌、硬度与抗弯强度的影响。结果表明,B_(4)C通过与晶粒表面的ZrO2发生反应,抑制ZrB_(2)晶粒粗化,减小晶粒尺寸,从而提高烧结致密度。随B_(4)C含量增加,ZrB_(2)陶瓷的晶粒尺寸和相对密度逐渐增大,抗弯强度和硬度先升高后降低。当w(B_(4)C)为7%时,ZrB_(2)晶粒细小,材料的抗弯强度和硬度(HV)达到最大,分别为242 MPa和12.65 GPa。w(B_(4)C)增加至9%时,出现晶粒异常长大,材料力学性能下降。

熔渗法制备MoSi2改性C/C复合材料的组织结构与力学性能

以Si和SiO2粉为原料,采用化学气相反应法在多孔低密度C/C复合材料的表面和内部制备SiC涂层,然后以MoSi2粉末为原料分别对C/C复合材料以及SiC涂层改性的C/C复合材料进行反应熔渗,获得MoSi2改性C/C复合材料。采用扫描电镜、X射线衍射以及电子探针显微分析对该复合材料的微观形貌与结构进行研究,并测试材料的抗弯强度。结果表明,与MoSi2直接熔渗制备Si-Mo改性C/C复合材料相比,熔渗前制备SiC涂层作为界面层,可有效降低Si-Mo改性C/C复合材料的孔隙率,获得更加致密的Si-Mo改性C/C复合材料,材料密度从2.93 g/cm^3提高到3.20 g/cm^3,开孔率从10.77%降低到4.07%;抗弯强度从87 MPa提高到121 MPa。该复合材料中SiC和MoSi2的含量较高,弯曲断裂呈现假塑性断裂。