铝酸盐体系中氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基复合材料微弧氧化膜层的影响

[目的]探究氧化时间对碳化硅颗粒增强铝基(SiC_(p)/Al)复合材料微弧氧化膜层的影响。[方法]选用铝酸盐体系作为电解液,对SiC_(p)/Al复合材料进行微弧氧化处理,分析氧化时间对膜层组织结构、物相、厚度、粗糙度、结合力、电绝缘性及耐蚀性的影响。[结果]随着氧化时间延长,膜层逐渐变得连续均匀,厚度增加。若氧化时间过长,膜层会出现层叠现象,形成大尺寸微孔及裂纹,且生长速率越来越低。膜层结合力随氧化时间延长先增大后减小,在60 min时最大,达到39.85 N。氧化时间为10 min时,膜层的电绝缘性及耐蚀性最优,100 V和500 V电压下的绝缘电阻分别达到3.11×10^(12)Ω和1.41×10^(12)Ω,腐蚀电位为-0.6298 V,腐蚀电流密度为1.332×10^(-7)A/cm^(2)。[结论]SiC_(p)/Al复合材料表面微弧氧化膜层的连续性、均匀性及生长速率均与氧化时间有关。需选择合适的氧化时间,才能制备出连续、均匀且综合性能优异的膜层。

纤维编织结构对碳纤维增强碳化硅复合材料热膨胀和热扩散系数的影响

分别采用热膨胀仪和激光脉冲热导仪测量了2维、2.5维和3维纤维编织结构的碳纤维增强碳化硅(carbon fiber reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料从室温到1400℃温度范围内纵向和横向热膨胀系数,以及厚度方向的热扩散系数。用扫描电镜、光学显微镜观察了样品的微结构。结果表明:低温段(700℃以下),3种C/SiC的纵向和横向热膨胀系数均随温度的升高而缓慢增大,并在700℃之后出现不同程度的波动;高温段(700℃以上),它们的纵向热膨胀系数和2维C/SiC的横向热膨胀系数随温度的升高而减小,而2.5维和3维C/SiC的横向热膨胀系数则随着温度的升高而迅速增大。三者厚度方向的热扩散系数均随温度的升高而减小,3维C/SiC的热扩散系数最大,分别是2.5维C/SiC和2维C/SiC的1～1.2和1.4～2倍。

短炭纤维增强碳化硅复合材料氧化行为的研究

采用低温模压工艺制备了短炭纤维增强碳化硅 (C/C SiC)复合材料 ,密度约为 1.7g/cm3 ,研究了短炭纤维增强碳化硅复合材料在空气中的氧化行为。结果表明 :在 60 0～ 10 0 0℃范围内 ,随着氧化温度升高 ,材料的氧化加剧 ,失重率增加 ;在同一温度点 ,随着氧化时间的延长 ,材料的失重率增加 。

先驱体转化法制备碳纤维增强碳化硅复合材料的研究

本文采用有机硅先驱体聚碳硅烷转化成碳化硅制备连续碳纤维增强的碳化硅基复合材料。对其制备工艺，如碳纤维体积分数的控制、液相浸渍聚碳硅烷热解转化成碳化硅基体的致密化等进行了研究。结果表明，该工艺对制备连续纤维增强的陶瓷基复合材料是一种有效的方法，易于实现纤维和基体的成型、复合。致密化过程不损伤纤维。对其Ｃ／ＳｉＣ复合材料的性能进行了表征，Ｃ纤维具有明显增韧碳化硅的效果，其断裂机制表现为韧性特征。

碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料的研究进展

对碳化硅纤维(SiC_f)增强陶瓷基复合材料(CMCs)的研究现状与进展作了较系统的论述。讨论了SiC_f增强CMCs的界面层作用,热膨胀系数不匹配对材料的影响,高温抗蠕变抗疲劳性能以及抗氧化性能等。最后指出了SiC_f增强CMCs作为高温结构陶瓷材料的研究方向以及尚等解决的问题。

纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料高导热性能研究进展

作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites,SiC CMC)在热管理领域(thermal management,TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(C_(f)/SiC或C_(f)/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。

自加热化学气相法制备连续碳纤维增强碳化硅复合材料

通过自加热化学气相渗积法制备了 Cf/ Si C复合材料 ,对其力学性能进行了测试与分析 ,运用 SEM对复合材料显微结构和断口形貌进行了分析。研究表明 :自加热化学气相渗积法具有较快的渗积速率 ;气体流量的适度增加可改善复合材料的性能 ;碳涂层的厚度对复合材料的力学性能有较大的影响 ,适合的涂层厚度在 0 .35～ 0 .5

裂解碳涂层对碳纤维增强碳化硅复合材料力学性能的影响

采用先驱体裂解 热压烧结方法制备出Cf/SiC复合材料。探讨了裂解碳涂层和烧结温度对复合材料纤维 /基体界面和力学性能影响。烧结温度为 180 0℃时 ,由于其中由富碳界面相构成的纤维 /基体界面相使纤维 /基体界面结合适中 ,具有较好的力学性能。

连续纤维增强碳化硅复合材料界面区研究进展

界面区对于连续纤维增强陶瓷基复合材料的性能水平有着决定性的影响,其中以纤维/基体界面涂层最为关键。本文介绍了常见的四种界面区类型,在探讨界面区作用机制与要求的基础上,综述了C/SiC和SiC/SiC复合材料中C、BN、碳化物、氧化物等界面涂层材料及其制备技术的研究现状,指出了存在的问题与发展趋势。

SiC微粉含量对先驱体转化制备碳纤维布增强碳化硅复合材料性能的影响

以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉为原料制备了碳纤维布增强碳化硅复合材料,考察了SiC微粉含量对材料结构与性能的影响。实验表明,SiC微粉含量过低,材料内部存在大的孔洞,容易造成应力集中,导致材料的力学性能较差;而当SiC微粉含量较高时,在制备过程中微粉对碳纤维机械损伤加大,同样导致材料力学性能下降。当SiC微粉含量为30%(质量分数)时,所制备的材料的力学性能较好,其弯曲强度和拉伸强度分别为246.4MPa和72.5MPa。

2.5维碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的力学性能(英文)

采用低压化学气相渗透法制备了具有热解碳界面层的2.5维SiCf/SiC复合材料。研究了界面层厚度和基体制备工艺对材料力学性能的影响。结果表明:0.1μm厚的界面层使材料的弯曲强度提高了104.2%(从144增加到294MPa),材料表现为非灾难性断裂;界面层厚度进一步增加(到0.16μm),纤维的增强效果减弱,材料的断裂行为变差。基体制备温度由1050℃降到950℃时,材料强度增加了≈45%(从188增加到274MPa);制备压力由8kPa增加到16kPa时,气孔率升高,SiC基体晶粒形状由菱形变为球形。基体的球形晶粒有利于提高材料的承载能力,虽然复合材料的气孔率较高,但其弯曲强度却稍有增加。

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以AlN和Y2 O3为烧结助剂 ,采用先驱体转化 -热压烧结的方法制备了Cf/SiC复合材料 .研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响 .结果表明 :由于烧结时晶界液相和SiC AlN固溶体的形成 ,当烧结温度为 1 750℃时 ,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能 ;当烧结温度升为 1 80 0℃时 ,在复合材料密度增大的同时 ,其力学性能也大幅度提高 ,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达 691 .6MPa和2 0 .7MPa·m1 / 2 ,复合材料呈现韧性断裂 ;进一步提高烧结温度至 1 850℃时 ,虽然复合材料的密度有所增加 ,但由于纤维 /基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧 ,复合材料呈现典型的脆性断裂 ,其力学性能急剧降低 ;纤维 /基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素 ,其中 ,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素 .

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。

连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用

本研究通过对国外连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的分析,结合航空发动机设计对于复合材料构件的使用要求,从发动机材料工程化应用的角度,提出国内连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究中还需要解决的问题,并且提出相应的建议。

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。

碳化硅纤维增强磷酸铝基复合材料的制备和性能研究

采用不同的磷酸铝盐基体制备了单向碳化硅纤维增强磷酸铝基复合材料,对其力学性能进行了对比,结果表明:基体对复合材料的力学性能和微观结构有极大的影响,磷酸铝基体随温度的升高脱水、相变残留下一定的气孔,填料的加入可以提高复合材料的整体力学性能;采用磷酸二氢铝基体、-αAl2O3填料制备的复合材料具有最好的性能,其弯曲强度为310MPa、弯曲弹性模量为47GPa,并通过扫描电镜对材料的微观结构形貌进行了分析研究。

单向碳纤维增强碳化硅基复合材料的拉伸试验

采用手工精细加工板状双哑铃拉伸试件 ,并配以恰当的加强块 ,避免了因试件较短和加工等引起的夹持段压坏、从夹持段拔出及试件在试验段根部破坏等问题 ,成功地实施了短试件 (热压法制备的单向碳纤维增强碳化硅基体复合材料 )的拉伸试验 .显微实时观察表明 ,由于界面强度非常弱 ,试件中首先出现因界面破坏而形成的沿纤维方向的裂纹 ,随着载荷的增加 ,裂纹数量迅速增多且裂纹均平行于纤维方向 ,最终 ,这些平行裂纹横向连接使试件被拉断 .因此 。

碳纤维增强碳化硅复合材料的微观结构与界面

利用 Al_2O_3和 Y_2O_3为烧结助剂,通过热压烧结工艺制备了碳纤维增强碳化硅复合材料。结果表明:球磨工艺有助于短切碳纤维的均匀分散。烧结过程中,烧结助剂 Al_2O_3、Y_2O_3之间发生化学反应,促进液相烧结,并形成晶界间的次晶相YAG,有利于提高复合材料的断裂韧性。在较高烧结温度下,碳纤维与烧结助剂以及基体之间反应,形成过强结合界面,纤维性能降低,不利于复合材料力学性能的提高。

碳化硅纳米纤维表面修饰碳相功能复合材料的制备及应用研究进展

碳化硅纳米纤维具有优异的力学性能与热物理性能,其表面修饰碳材料制备功能复合材料可具备高温抗氧化及热稳定性,在航空航天等尖端战略领域已取得系列创新进展。聚焦于碳化硅纳米纤维表面修饰碳相功能复合材料的制备方法和功能特性,介绍了原位生长和静电纺丝制备方法,详细介绍了该复合材料在增韧补强、高温抗氧化的热端防护、能源环境及电磁屏蔽等方面应用的前沿进展。指出碳化硅纳米纤维的生长机理可从分子层面深入分析,实现材料高性能化的有效控制,降低制备成本和能耗,面向大规模工程化应用。

麻纤维增强改性环氧树脂复合材料声学性能研究

为验证麻纤维增强改性环氧树脂复合材料的声学性能,探讨植物纤维改性材料制备某类乐器的可行性,以亚麻、黄麻、苎麻等麻纤维材料为例,制备了几种不同麻纤维增强改性环氧树脂材料,以增强改性环氧树脂材料代替木材制作打击乐器,采用自由振动方法对打击乐器的声学性能进行测试。结果表明:黄麻、苎麻增强改性后的环氧树脂基复合材料声学性能各占优势,与一般的枫木相比力学性能更好,但综合声学性能尚无法达到天然枫木的水平。