聚碳硅烷制备近化学计量SiC纤维的研究进展

综述了聚碳硅烷制备近化学计量比SiC纤维的研究进展,总结了H2在PCS纤维裂解过程中的作用机理,比较了纯H2气氛、分阶段不同气氛、全过程H2/Ar混合气氛条件下得到的SiC纤维的组成和性能变化规律。纯H2气氛800℃以上保温4h,可得到近化学计量比SiC纤维;分阶段气氛下,气氛转换温度为800℃,烧结至1300℃保温1h,可得到近化学计量比SiC纤维;混合气氛下,氢气浓度为60%左右,烧结至1300℃保温1h,可得到近化学计量比SiC纤维。在这些气氛条件下得到的近化学计量比SiC纤维,烧结后的高温力学性能均优于非化学计量比SiC纤维。

控制热解气氛制备近化学计量SiC纤维的研究

通过分阶段不同气氛(先H2,后Ar)、全过程H2/Ar混合气氛控制制备了近化学计量SiC纤维.实验结果表明:分阶段不同气氛下,纤维的C/Si原子比随气氛转换温度Th的升高而降低,Th在800℃左右时,可得到近化学计量SiC纤维;混合气氛下,纤维的C/Si原子比随氢气浓度的提高而降低,氢气浓度为60%(体积比)左右时,可得到近化学计量SiC纤维.两种气氛条件下截面上C/Si原子比的分布为芯部高,表面低,并随Th升高或者氢气浓度增大而逐渐趋向一致.氢气裂解产生氢自由基(hyd)与聚碳硅烷(PCS)裂解产生甲基自由基(CH3.)发生反应,生成CH4逸出,降低纤维碳含量.

加氢烧成制备近化学计量比SiC纤维研究

采用1000℃以下加氢预烧,然后在1300℃下快速终烧相结合的二步烧成工艺,制备出近化学计量比SiC纤维。研究了加氢烧成SiC纤维的组成与性能。结果表明:当Si-H键反应程度为10.6%时,电子束辐照法不熔化处理后的PCS纤维的凝胶含量达到91.98%;其在N2中升温至1000℃时纤维失重率为9%(质量分数,下同)左右。采用加氢烧成工艺预烧后,SiC纤维的C/Si原子比下降(从1.45下降至0.95),SiC纤维的模量随着其C/Si原子比的降低而升高,在C/Si原子比为1.06时达到最高。经过终烧,SiC纤维的模量进一步增大。当纤维在惰性气氛中升温至1600℃时,近化学计量比SiC纤维晶粒尺寸为8.13nm,在高温环境下没有发生晶粒的过快长大和粗化;在空气中经1400℃处理1h后,近化学计量比纤维强度保留率为44%,而非近化学计量比的纤维几乎没有强度,说明近化学计量比SiC纤维具有更优异的高温抗氧化性能。