基体改性对碳纤维增韧碳化硅复合材料结构与性能的影响

采用化学气相浸渗法对2DC/SiC复合材料进行基体改性,制备了二维碳纤维增韧碳–碳化硅二元基复合材料(twodimensionalcarbonfiberreinforcedC–SiCbinarymatrixcomposites,2DC/C–SiC)。2DC/C–SiC复合材料的基体为热解碳和碳化硅交替叠层的多层基体。研究了2DC/C–SiC复合材料的微观结构,比较了2DC/SiC复合材料和2DC/C–SiC复合材料的力学性能及断口形貌。结果表明:2DC/C–SiC复合材料可在基本保持2DC/SiC复合材料抗弯强度的基础上,其断裂韧性得到显著提高。基体改性的效果明显。纤维的逐级拔出是断裂韧性提高的原因。

连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究

采用化学气相浸渗法制造了连续碳纤维和碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料 ,并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究 .C/SiC和SiC/SiC复合材料的密度分别为 2 .1g/cm3和 2 .5 g/cm3,在断裂过程中表现出明显的非线形和非灾难性的断裂行为和规律 .C/SiC和SiC/SiC弯曲强度分别为 45 0MPa和 860MPa ,从室温至 160 0℃强度不发生降低 ;断裂韧性为 2 0MPa·m1 / 2 和 41.5MPa·m1 / 2 ,断裂功为 10kJ·m- 2 和 2 8.1kJ·m- 2 ,冲击韧性为 62 .0kJ·m- 2 和 3 6.0kJ·m- 2 .C/SiC和SiC/SiC复合材料具有优异的抗热震性能 ,经 13 0 0℃ 3 0 0℃ ,5 0次热震后 ,强度保持率高达 96.4% ,热震不是材料性能损伤的控制因素 .而SiC/SiC复合材料优异的抗氧化性能 ,对温度梯度不敏感 .

三维碳化硅/碳化硅陶瓷基编织体复合材料

采用化学气相浸渗法（ＣＶＩ），制备出三维Ｈｉ－ＮｉｃａｌｏｎＳｉＣ／ＳｉＣ陶瓷基编织体复合材料．经３０ｈ ＣＶＩ致密化处理后，复合材料的密度达到 ２５９·ｃｍ－３，所研制的三维 ＳｉＣ／ＳｉＣ复合材料不仅具有较高的强度，而且表现出优异的韧性和类似金属材料非灾难性的断裂特征．复合材料的主要力学性能指标为：弯曲强度 ８６０ＭＰａ，断裂位移 １．２ｍｍ，断裂韧性４１．５ＭＰａ·ｍ１／２，断裂功２８．１ｋＪ·ｍ－２，冲击韧性３６．０ｋＪ·ｍ－２．

连续碳纤维增韧SiC复合材料的制备与性能研究

利用LPCVI技术制备了三维连续纤维增韧的碳化硅基复合材料 ,研究了复合材料致密度、界面相厚度以及纤维类型对碳化硅基复合材料性能的影响 .研究表明 :(1 )随复合材料致密度的提高 ,由于基体和纤维之间力的传递效果变好 ,复合材料性能提高 .(2 )界面相厚度对复合材料性能的影响 ,可从其对界面结合强度、脱粘面上滑移阻力、界面相制备过程碳纤维的损伤程度以及界面相在基体沉积过程中对纤维的保护作用 4个方面进行解释 ,界面相厚度为 0 .1 9μm时碳纤维对碳化硅的增韧效果较好 .(3)对于由M4 0 ,T30 0 2种纤维增韧的碳化硅基复合材料 ,由于纤维物理性能不同及由此决定的复合材料中残余热应力及应力再分布情况不同 ,使复合材料的性能发生很大变化 .T30 0增韧效果较好 ,其增韧的复合材料的弯曲强度为 4 59MPa ,断裂韧性为 2 0 .0MPa·m1/2 ,断裂功为 2 51 70J·m- 2 .

碳化硅陶瓷基复合材料界面层技术研究进展

碳化硅陶瓷基复合材料的常用界面层为热解碳界面层与BN界面层,热解碳界面层的制备技术已经相对成熟,但由于在高于400℃时易发生氧化而限制了其在高温氧化性气氛下的长时间使用;BN界面层的制备技术近年得到了快速发展,并且新型原材料及新型制备工艺层出不穷;界面层评价技术方面,尽管其对复合材料性能优化具有重要意义,但是目前存在样品制备困难及数据分散度大的难题。针对界面层在碳化硅陶瓷基复合材料中的作用、常见的界面层类型、界面层的制备方法、界面层的评价方法及界面层的发展趋势进行了综合阐述。认为在开发新型前驱体、开发新型制备工艺、提高原材料利用率方面,界面层研究有着广阔的发展空间,进一步提高材料性能及多层界面层设计是其未来发展趋势。对国内该领域的发展有一定的参考价值。

料浆对熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料的影响

针对航空发动机热端部件复杂结构存在的陶瓷基复合材料成型难度大的问题,以碳纤维织物为增强体,以有无添加粉体的两种树脂料浆为研究对象,开展料浆-熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料技术研究,探索两种料浆的注浆成型及熔渗工艺适应性,并对获得的复合材料基本性能进行表征。结果显示:有无添加粉体的两种料浆的黏度适中,在注浆工艺温度下具有3~5 h以上的注浆工艺窗口,通过注浆成型工艺均可获得少孔隙、质量均匀的树脂基复合材料;无粉体和有粉体的料桨固化物在900℃炭化后,孔隙率分别为39.6%和31.3%,残炭率分别为24%和76%,平均孔径分别为0.068μm和0.069μm,能够满足熔渗工艺的要求;采用添加粉体的料浆制备的碳纤维织物增强碳化硅复合材料具有更低的气孔率(3.54%)和更高的弯曲强度(162 MPa),满足航空发动机静止部件的应用要求。

纤维类型对C/SiC复合材料性能的影响

利用化学气相浸渗法制备了Cf C/SiC复合材料 ,借助SEM、TEM等研究了纤维类型对Cf C/SiC复合材料力学性能的影响。实验证明T30 0碳纤维增韧补强效果优于M40碳纤维 ,利用T30 0碳纤维制备出弯曲强度为 45 9M ,断裂韧性为 2 0 .0MPa·m1/ 2 ,断裂功为 2 5 170J/m2 的Cf C/SiC复合材料。 2种碳纤维增韧效果的差异是由纤维的原始强度。

硅树脂高温转化陶瓷结合层连接陶瓷材料

由硅树脂作为先驱体,在高温(800～1400℃)转化陶瓷结合层对石墨、SiC陶瓷及3D(dimension)Cf(carbonfiber)/SiC复合材料进 行了连接实验,着重探讨了硅树脂固化裂解过程、裂解温度、保温时间及升温速率对连接性能的影响。研究表明:硅树脂的交联固化主要是通 过消耗Si—OH来完成。对于石墨、SiC的连接,1200℃是较佳的处理温度,而对于Cf/SiC则最佳的处理温度为1400℃。随着保温时间由1 h延长到5h,SiC陶瓷连接强度得到提高,但对复合材料的连接不利。低升温速率(2℃/min)时的连接强度比10℃/min时的高很多。