聚锆碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征

为了提高SiC陶瓷纤维的综合性能,利用聚二甲基硅烷（PDMS）热解制得的液相产物聚硅碳硅烷（PSCS）与乙酰丙酮锆（Zr（AcAc）4）反应,制备了含锆SiC陶瓷纤维的先驱体聚锆碳硅烷（PZCS）.选用液相PSCS作为反应原料,可使锆元素在先驱体中分布更加均匀,并能防止Zr（AcAc）4在反应过程中升华.实验合成的PZCS化学式为SiC1.94HxO0.066Zr0.0104,数均分子量Mn=200～400,再成型性良好.反应机理研究表明,反应过程中存在PSCS裂解重排反应,Si—H键在反应中显示出很高的活性,PZCS分子量的增加是PSCS形成的Si—H键与Zr（AcAc）4的配位基发生交联反应的结果.利用PZCS制备的Si—Zr—C—O陶瓷纤维平均强度2.6GPa,平均直径11μm,性能优异.

聚锆碳硅烷PIP法制备C/C-SiC-ZrC复合材料力学性能研究

为了降低成本和简化工艺,以SiC-ZrC复相陶瓷单源先驱体(聚锆碳硅烷,PZCS)作为原材料,通过先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺成功制备得到C/C-SiC-ZrC复合材料。PZCS先驱体的裂解行为采用TG分析表征,高温裂解产物的相组成、微观形貌及元素分布等通过XRD、SEM及EDS表征。结果表明,PZCS先驱体能够得到ZrC、SiC均匀分散的均相SiC-ZrC复相陶瓷,其1000℃陶瓷产率为53.82%,可作为PIP工艺制备复合材料的新型先驱体材料。C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度达271MPa,断口形貌观察发现,大量纤维呈拔出状态,复合材料表现出准弹性破坏行为。

新型含锆聚碳硅烷制备C/C-SiC-ZrC复合材料及烧蚀性能

目的提高C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。方法通过交联固化-碳化工艺获得新型含锆聚碳硅烷(Polyzirconocenecarbosilane,PZCS)裂解产物。采用FT-IR、XPS、TG、XRD、SEM等分析手段表征PZCS先驱体基本结构和固化、裂解产物结构及元素分布等。以PZCS为溶液浸渍先驱体,通过PIP工艺制备得到C/C-SiC-ZrC复合材料,采用氧乙炔烧蚀试验表征其抗烧蚀性能。结果PZCS陶瓷先驱体经过交联固化工艺能够显著提高其陶瓷产率。TG结果表明,980℃时陶瓷产率达66.37%,所得陶瓷粉末为分散均匀的SiC-ZrC复相陶瓷。C/C-SiC-ZrC复合材料经过氧乙炔试验烧蚀600s后,其线烧蚀率为0.0067mm/s,表现出良好的抗烧蚀性能。结论SiC-ZrC复相陶瓷基体烧蚀过程中,氧化形成SiO2和ZrO2等氧化物涂层,氧化物隔离层能够隔离氧气和热量,阻止其向复合材料内部进一步扩散,可有效提高复合材料烧蚀性能。

先驱体转化法制备含锆SiC纤维及其组成

以聚硅碳硅烷(polysilacarbosilane,PSCS)与乙酰丙酮锆为原料,用常压高温裂解法制备了Si-Zr-C-O纤维先驱体聚锆碳硅烷(polyzirconocar- bosilane,PZCS),经过熔融纺丝、空气预氧化、惰性气氛烧成等工艺,制得Si-Zr-C-O纤维。通过元素分析、Auger电子能谱、X射线衍射、核磁共振和扫描电子显微镜等一系列分析测试手段研究了Si-Zr-C-O纤维的组成结构与性能。结果表明:Si-Zr-C-O纤维的元素组成为SiC_(1.24)H_xO_(0.56)Zr_(0.0129) (摩尔比),平均强度为2.50Pa,平均直径为11μm,纤维表面光滑平坦,没出现孔洞、裂纹、沟槽等缺陷,直径均匀。Si-Zr-C-O纤维表层和内部元素组成不同。Si-Zr-C-O纤维为非晶SiC纤维,纤维中包含较多的不定形游离C和O,以不定形SiC_xO_y复合相的形式存在,Zr则与复合相中的O相结合。