直写式3D打印碳纤维/碳化硅陶瓷性能优化

在陶瓷制备过程中,烧结工艺至关重要,不仅影响陶瓷的显微组织结构,而且决定着陶瓷的力学性能。因此,为提升碳化硅/碳纤维陶瓷样品的性能,优化烧结工艺。采用直写式3D打印的方式,以碳纤维/碳化硅为打印材料,通过三同轴喷嘴挤出打印,以4种不同的烧结工艺烧结打印的碳纤维/碳化硅陶瓷样品,分析不同烧结工艺对碳纤维/碳化硅陶瓷样品,组织和性能的影响。结果表明:经烧结工艺3,即浸渍液聚碳硅烷与二甲苯的比例为2∶3、以10℃·min^(-1)的升温速率达到烧结温度,烧结后的碳纤维/碳化硅陶瓷样品的组织和性能最好,其致密度可达到95.5%,抗弯强度可达到156 MPa。

二维机织碳纤维/碳化硅陶瓷基复合材料损伤分析

利用声发射技术全程监测二维机织C/SiC复合材料拉伸实验,通过声发射多参数分析法和断口显微观察,结合材料拉伸应力应变曲线,分析了二维机织C/SiC复合材料拉伸损伤演化过程和损伤机理。结果表明:材料拉伸损伤演化经历3个阶段:第一阶段为无损伤阶段,材料无损伤发生;第二阶段为损伤初始阶段,损伤主要为微裂纹开裂,并且微裂纹开裂基本上均匀发生在样品工作段;第三阶段为损伤加速阶段,损伤主要为宏观基体、界面开裂和纤维束断裂,并且集中发生在断口区域。损伤第二阶段与第三阶段的转换点在拉伸强度的76%左右,转换点的确定对二维机织C/SiC复合材料工程应用有重要意义。

抗氧化高导热碳纤维/碳化硅复合材料研究新进展

碳复合材料因其轻质、高导热、高强度、耐高温、抗化学腐蚀等优异性能而成为一种理想的热管理材料，目前已广泛应用于航空航天、军事工业等领域。然而，碳材料在高温氧化性气氛下极易被氧化。

化学气相渗透法制备三维针刺C/SiC复合材料的烧蚀性能

用化学气相渗透法制备了三维针刺碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,复合材料的平均密度为2.15g/cm3,气孔率为16.0%。用氧乙炔焰研究了复合材料的烧蚀性能,用扫描电镜分析了烧蚀表面的形貌,用表面能谱分析了烧蚀产物的成分。复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.03mm/s和0.0047g/s。在烧蚀中心区,烧蚀最严重,表层只有C纤维骨架,且C纤维呈针状,复合材料的烧蚀以升华和冲刷为主。在烧蚀过渡区,垂直于烧蚀面的C纤维表现出端部锐化、根部细化的特性,平行于烧蚀面的C纤维呈针状,复合材料的烧蚀以氧化和机械剥蚀为主。烧蚀边缘烧蚀不明显,烧蚀产物和SiC基体熔融后覆盖在烧蚀表面,阻碍了复合材料的进一步烧蚀,复合材料的烧蚀以氧化为主。

三维编织C_f/SiC复合材料的拉伸破坏行为

通过三维编织碳纤维(carbon fiber, Cf)/SiC复合材料样品单向拉伸以及单向拉伸加卸载实验,结合样品断口观察,从宏观上分析了三维编织Cf/SiC复合材料单向拉伸时的力学响应,为进一步描述三维编织 Cf/SiC复合材料力学行为奠定了实验基础。实验结果表明:三维编织Cf/SiC复合材料单向拉伸时,卸载模量衰减与应力呈线性关系,残余应变的增加与应力呈二次函数关系。微裂纹主要在编织节点处萌生,沿纤维束界面扩展,最终在编织节点处汇合,导致样品发生破坏。

化学气相渗透2．5维C/SiC复合材料的拉伸性能

采用等温减压化学气相浸渗(isothermal low-pressure chemical vapor infiltration,ILCVI)工艺制备了在厚度方向上具有纤维增强的2．5维(2．5 dimensional,2．5D)碳纤维增强碳化硅多层陶瓷基复合材料,从而使一端封口的防热结构部件的制备成为可能。ILCVI致密化后,复合材料的密度、孔隙率分别为1．95～2．1g/cm3和16．5%～18%。沿经纱和纬纱两个方向对2．5D C/SiC复合材料进行室温拉伸实验。结果表明:复合材料在纵向和横向的拉伸应力-应变均表现为明显的非线性行为。复合材料具有较高的面内拉伸性能,纵横向的拉伸强度分别为326MPa和145MPa,断裂应变分别为0．697 %和0．705％。复合材料的拉伸断裂为典型的韧性断裂,经纱和纬纱的断裂都表现为纤维的多级台阶式断裂以及纤维的大量拔出。

Fabrication of SiC fibres from yttrium-containing polycarbosilane

The yttrium as a sintering aid was introduced into polycarbosilane（PCS） to prepare yttrium-containing PCS（PYCS）.Two types of yttrium-containing SiC fibres,the SiC（OY） fibres and the SiC（Y） fibres,were fabricated with PYCS.The structural evolution and the associated properties on changing from SiC（OY） to SiC（Y） fibres during the sintering process were studied.The chemical composition of the SiC（OY） fibres is SiC1.53O0.22Y0.005 with an amorphous structure.The composition of SiC（Y） fibres is SiC1.23O0.05Y0.005.The fibres are composed of a large number of β-SiC crystallites with a size of 50 nm and a small amount of α-SiC crystalline.The tensile strength and fracture toughness of the SiC（OY） fibres are 2.25 GPa and 2.37 MPa·m1/2,respectively,and 1.61 GPa,1.91 MPa·m1/2,respectively for SiC（Y） fibres.The SiC（Y） fibres have a higher thermal stability than the SiC（OY） fibres.