“CVI+压力PIP”混合工艺制备低成本C／SiC复合材料

以低成本填料改性有机硅浸渍剂作为先驱体,采用“化学气相渗透法+压力先驱体浸渍裂解法”(CVI+P-PIP)混合工艺制备了低成本C／SiC陶瓷复合材料．研究了浸渍剂裂解机理,探讨了界面涂层对复合材料性能的影响．结果表明,填料改性有机硅浸渍剂裂解产物结构致密、陶瓷产率高;压力可提高填料改性有机硅浸渍剂的致密效率．混合工艺充分利用沉积 SiC基体和裂解SiC基体的致密化特点,有效缩短了制备周期． C／SiC／C三层界面不仅可降低纤维／基体之间结合强度界面,提高了复合材料韧性;而且减缓了氧化性气体扩散到碳纤维表面的速度,改善了复合材料的抗氧化性能．复合材料的抗弯强度达到455MPa,断裂韧性达到 15．7MPa·m-1／2．在1300℃空气中氧化3h,复合材料失重仅8．5％．

低成本PIP工艺制备陶瓷基复合材料研究进展

聚合物浸渍裂解(Polymer infiltration pyrolysis,PIP)工艺简单,可以净尺寸成型复杂构件,在陶瓷基复合材料制备中有着广泛的应用。但是其先驱体合成工艺复杂、陶瓷产率低、价格昂贵,且PIP工艺周期长,使得生产成本高昂,影响其发展和工程化应用。从陶瓷先驱体的低成本研发与高效率的致密化工艺两部分对陶瓷基复合材料的低成本制造进行了综述。

炭纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的制备与性能研究

以炭纤维复合网胎针刺织物为预制体,采用"化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法"(CVI+PIP)混合工艺,制备了C/SiC陶瓷复合材料;研究了针刺预制体的致密化效率以及复合材料的微观结构和力学性能,并与目前常用的三维编织C/SiC复合材料和预氧丝针刺织物增强C/SiC复合材料进行了对比.结果表明,针刺预制体的致密化效率明显高于三维编织预制体,在相同致密工艺条件下,炭纤维针刺织物增强复合材料和预氧丝针刺织物增强复合材料的密度分别达到2.08和2.02g/cm^3,而三维编织预制体增强复合材料的密度仅为1.81g/cm^3.炭纤维针刺复合材料的力学性能高于预氧丝针刺复合材料,弯曲强度和剪切强度分别达到237和26MPa.

固体冲压发动机燃气阀用C/SiC复合材料研究

采用“化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法”(CVI+PIP)混合工艺制备了固体冲压发动机燃气阀用3D C/S iC复合材料,并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究。复合材料的密度为2.1 g/cm3,复合材料的室温剪切强度和轴向弯曲强度分别为55 MPa和643 MPa。在断裂过程中,复合材料表现出明显非灾难性的韧性断裂行为,试样断裂面存在大量的拔出纤维。复合材料具有优异的绝热性能,Z向热导率为14.5 W/(m.K),X-Y面内热导率为5.0 W/(m.K)。研制的3D C/S iC复合材料燃气阀成功通过冷气轴向抗冲击试验和发动机高温搭载试验考核。

C/SiC陶瓷复合材料推力室的制备与性能表征

采用"化学气相渗透法+聚合物先驱体浸渍裂解法"(CVI+PIP)混合工艺制备出连续炭纤维增强碳化硅陶瓷复合材料(3D C/SiC)推力室,综合考察了复合材料的机械性能、微观结构和气密性能,以及姿控、轨控发动机环境试验考核。结果表明,"CVI+PIP"混合工艺制备C/SiC复合材料不仅工艺周期缩短,而且材料性能优异。复合材料密度达2.1 g/cm3,室温弯曲强度和断裂韧性(KIC)分别达到520 MPa和17.9 MPa.m1/2;而且断裂破坏行为呈现典型的韧性模式。C/SiC复合材料推力室的高温气密性、抗氧化和抗烧蚀性能通过了双燃料液体发动机试验考核。