液相渗硅法和原位反应法制备硅化石墨及性能研究

分别采用液相渗硅法和原位反应法制备了硅化石墨,讨论了石墨基体密度和渗硅方法对硅化石墨力学性能和摩擦性能的影响。结果表明:2种方法都能明显提升石墨的抗弯强度,液相渗硅法制得的硅化石墨表面有一层浓度梯度分布的SiC层,石墨基体的耐磨性能得到明显改善。综合力学性能和摩擦性能考虑,选择低密度的石墨通过石墨化处理并采用液相渗硅法可以制备得到性能更优的硅化石墨。

C/C多孔体对C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能的影响

以4种纤维含量相同(32%,体积分数,下同),用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)法制备了4种密度的碳纤维增强碳(carbon fiber reinforced carbon,C/C)多孔体,基体炭含量约20%～50%。利用液相渗硅法(liquid silicon infiltration,LSI)制备了C/C–SiC复合材料,研究了C/C多孔体对所制备的C/C–SiC复合材料微观结构和弯曲性能的影响。结果表明:不同密度的C/C多孔体反应渗硅后,复合材料的物相组成均为SiC,C及单质Si;随着C/C多孔体中基体炭含量的增加,C/C–SiC复合材料中SiC含量逐渐减少而热解炭含量逐渐增加。C/C–SiC复合材料弯曲强度随着材料中残留热解炭含量增加而逐渐增加,热解炭含量为约42%的C/C多孔体所制备的C/C–SiC复合材料的弯曲强度最大,达到320MPa。

TiB_(2)、CNT双相增韧碳化硼复合陶瓷及其性能研究

在1500℃的真空条件下,通过液相渗硅法(liquid silicon infiltration,LSI)制备了碳化硼/二硼化钛-碳纳米管(B_(4)C-TiB_(2)-CNT)陶瓷复合材料,对其成分、形貌、性能和增韧机理进行了分析表征和研究。结果表明:复合材料的主要组成相为B_(12)(C,Si,B)_(3)、SiC和Si。二硼化钛和碳纳米管显著提高了液相渗硅烧结碳化硼陶瓷的力学性能,在TiB_(2)和CNT的添加量分别为10%和0.4%时,复合陶瓷的弯曲强度和断裂韧性达到了(390±18)MPa和(5.38±0.38)MPa·m^(1/2),分别比B_(4)C陶瓷高了31%和53%。本文的研究从片状SiC颗粒和CNT的拔出、TiB_(2)的颗粒增韧以及裂纹的偏转等方面解释了B_(4)C-TiB_(2)-CNT复合材料的增韧机理。