CCF300-3K炭纤维和KD-Ⅱ碳化硅纤维的微观结构与力学性能

针对国产的CCF300-3K炭纤维和KD-Ⅱ碳化硅纤维,测定单丝拉伸性能,用SEM和AFM观察纤维的表面和拉伸断口形貌,通过TEM观察纤维内部结构,利用XPS确定KD-II碳化硅纤维中无定形相的成分,用XRD分析纤维的结晶度和微晶尺寸,为纤维的制备与应用提供一定的数据参考。结果表明:CCF300-3K炭纤维表面粗糙度过大,有较多的沟槽,内部的石墨微晶沿纤维轴向分布,结晶度较低,无定形碳填充在石墨微晶的间隙中,纤维拉伸断裂源为纤维表面的沟槽。KD-Ⅱ碳化硅纤维表面光滑,粗糙度过低,结晶度较好的碳化硅晶粒随机分布在由非晶态Si Ox Cy和游离碳组成的基体中,拉伸断裂源为内部的孔洞或夹杂。Weibull统计分析表明,CCF300-3K炭纤维的抗拉强度为3.08?0.02 GPa,形状参数m为6.46;KD-Ⅱ碳化硅纤维的抗拉强度为2.36?0.03 GPa,m为9.27,表明它们具有良好的组织结构与较高的力学性能和稳定性,完全满足工程应用要求。

KD-Ⅰ和KD-Ⅱ连续SiC纤维在空气中的抗氧化性能研究

利用强度测试、元素分析、XRD和SEM分析研究了先驱体转化法制备得到的KD-Ⅰ和KD-Ⅱ两种连续碳化硅纤维在1000-1500℃空气中保温1h后结构和性能的变化。实验结果表明：随着氧化温度的升高，两种纤维的氧含量增加，而强度出现了下降；当温度超过1400℃时，出现了α-方石英结晶态的二氧化硅，在氧化层和内部纤维的界面附近出现了裂纹。与KD-Ⅰ相比，在空气中热处理1h后KD-Ⅱ表现出更好的抗氧化性能，这是因为KD-Ⅱ纤维的氧化层中气孔较少，对内部未氧化的碳化硅纤维保护效果更好。