改性SiC短切纤维体积分数对SiC_(sf)/LAS复合材料介电性能的影响

以改性SiC短切纤维为添加剂,用热压法制备了SiCsf/LAS复合材料,考察了纤维的显微结构以及纤维和复合材料在8.2～12.4GHz频率范围内的微波介电性能。结果表明,当SiC纤维的体积分数为2.92时,纤维混合体介电常数实部、虚部最大,分别为38～25、40～20。高复介电常数的SiC纤维使SiCsf/LAS复合材料比LAS具有更高的介电常数,材料中无富碳界面层的形成。当SiC纤维的体积分数为3时,复合材料介电常数实部、虚部以及损耗角正切值最大,其均值分别为58、25和0.45。

短切SiC纤维对LAS玻璃陶瓷复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备了不同纤维长度的SiC_(sf)/LAS玻璃陶瓷复合材料,研究了该复合材料的微观结构、力学性能和在8.2～12.4GHz频率范围内的微波介电性能。结果表明:SiC纤维体积含量为1%时,随着SiC纤维长度的增加。SiC_(sf)/LAS材料的抗弯强度先增加后降低。由于碳界面层的形成,SiC_(sf)/LAS材料要比LAS材料具有更高的介电常数和损耗。当SiC短纤维的长度为4mm时,SiC_(sf)/LAS复合材料的复介电常数具有最大的频散效应。分析认为这与碳界面层在复合材料中形成的电偶极子有关。

短切SiC纤维含量对SiC_(sf)/LAS复合材料性能的影响

用热压烧结法制备了不同纤维含量的SiCsf/LAS玻璃陶瓷复合材料,研究了该复合材料的微观结构、力学性能和微波介电性能。结果表明:随着SiC纤维含量的增加,SiCsf/LAS材料的抗弯强度先增加后降低,最大值为104MPa。由于碳界面层的形成,SiCsf/LAS比LAS具有更高的介电常数。当SiC短切纤维的质量分数为1.5%时,SiCsf/LAS复合材料介电常数具有最大值,其实部ε′和虚部ε″均值分别为48和66,并具有明显的频散效应。

SiC(N)/LAS纳米陶瓷复合材料的介电特性

采用LAS玻璃粉末和激光诱导法制备的纳米SiC(N)粉体,通过热压烧结法制备了SiC(N)/LAS纳米陶瓷复合材料,研究了该复合材料在8.2～12.4GHz频率范围内的微波介电特性。结果表明,SiC(N)/LAS的介电常数主要受纳米SiC(N)粉体含量的控制,此外还与烧结温度有关。随着烧结温度的提高,复合材料介电常数和介电损耗均随之增大。SiC(N)/LAS对电磁波的损耗作用明显优于同体积分数的纳米SiC(N)与石蜡混合体,这与烧结过程中形成的碳界面有关。

热压烧结短切SiC_f／LAS复合材料的介电性能

采用热压烧结法制备出致密的短切SiC_f增强LAS玻璃陶瓷复合材料,讨论了热压保温时间与纤维长度对复合材料介电性能的影响。结果表明,测试频率在8～12GHz之间,复合材料的复介电常数实部ε′由基体的7.6上升到10～100,虚部ε″由基体的0.34上升到60～140.介电损耗tgδ由基体的0.04上升到1～40,并具有明显的频散效应。当保温时间由10min增加到20min时,复合材料ε′增大,ε″与tgδ减小。保温时间10min时,随着纤维长度由2mm增加到4mm,复合材料ε′减小,ε″先减小后增大,而tgδ增大;保温时间20min时,随着纤维长度由2mm增加到4mm,复合材料ε′先减小后增大,ε″与tgδ则先增大后减小。复合材料具有成为电损耗型宽带吸波材料的潜力。

碳纳米管增强YAST微晶玻璃连接C/C复合材料与LAS陶瓷

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)增强YAST(Y2O3-Al2O3-SiO2-TiO2)微晶玻璃中间层的方法,以期改善LAS陶瓷/C-C复合材料接头的力学性能。实验中,采用原位生成碳纳米管和直接加入碳纳米管2种方法,制备出具有不同含量碳纳米管的中间层粉体,并将这些玻璃粉体作为中间层对C/C复合材料与LAS陶瓷进行热压连接。利用SEM、XRD等测试手段对接头的断口形貌、断口的物相组成进行了分析。研究结果表明,原位生成的碳纳米管在微晶玻璃基体中具有更好的分散性,其中间层断面具有明显的碳纳米管拔出现象,且无明显的贯穿性裂纹,其接头的平均剪切强度达到26.07 MPa。

SiC_f/LAS玻璃陶瓷基复合材料的界面

:详细评述了SiCfLAS玻璃陶瓷基复合材料的界面。该界面是在热压过程中形成的,由富碳层或富碳层和碳化物层构成,这些界面层的存在导致了界面的弱结合。界面具有很好的热相容性。在惰性气氛或还原性气氛中,界面具有很好的热稳定性。在高温氧化性气氛中,界面层很快因氧化而消失,导致纤维与基体间的强结合,使材料发生脆断。

界面对纳米SiC/LAS陶瓷复合材料微波介电性能的影响

利用激光诱导法制备的纳米 Si C和 LAS玻璃粉米 ,采用热压法制备纳米 Si C/ LAS陶瓷复合材料 ,研究了纳米 Si C/ LAS陶瓷复合材料微波介电性能与纳米 Si C含量、烧结温度以及碳界面层的关系。结果表明 ,在 1 0 80℃以下烧结温度对陶瓷致密度的影响较大而对陶瓷复介电常数的影响较小 ;但在 1 0 80℃以上烧结温度对烧结致密度的影响较小 ,而对陶瓷复介电常数的影响较大 ,复合材料复介电常数的实测值与计算值之间存在很大的差异。通过计算和分析认为 ,复合材料制备过程中纳米尺度的 Si C促进了碳界面层形成 。

Si_2ON_2/LAS纳米复合材料的制备与性能研究

研究了 Si2 ON2 / L AS纳米复合材料的制备和性能。结果表明 ,纳米β- Si3N4可在较低温度下与玻璃热压烧结制备出 Si2 ON2 / L AS纳米复合材料。材料的力学性能与生成的纳米 Si2 ON2 含量有关。Si2 ON2 的含量在 2 0 %时材料的抗弯强度和断裂韧性达最高值 ,分别比未加 Si2 ON2 的材料提高 31%和 88%。纳米 Si2 ON2 的含量超过 2 0 %时 ,材料的力学性能急剧下降 。

碳化硅纤维强化7740硼硅玻璃和LAS玻璃陶瓷复合材料显微结构和热暴露后界面特征

用SEM和XRD等方法研究了Nicalon SiC束纤维强化7740硅硼酸盐玻璃和Nicalon SiC强化LAS玻璃陶瓷等三种复合材料的显微结构和在800—1100℃空气和氩气中热暴露后的界面特征。发现在复合材料中存在着无玻璃区、无纤维区、孔隙和未完全固结等制造缺陷。在高温下热暴露时,无玻璃区中的纤维和未固结区的玻璃粉会发生重烧结现象。同时发现SiC/LAS复合材料在高于800℃空气或氩气中热暴露后,基体和纤维界面开始形成较大的孔洞。随着温度的升高,孔洞数量增多,最后孔洞将纤维包围,基体和纤维分离,材料形成裂纹。同时发现,在界面靠玻璃一侧形成一低熔点玻璃相。本文对热暴露前后的相结构也进行了分析。

短切SiC_f/LAS复合材料的介电性能

讨论了纤维长度与热压保温时间对含量为25%(体积分数)的短切SiCf增强LAS玻璃陶瓷复合材料介电性能的影响。在8～12GHz频率范围内,介电性能测试结果表明,随纤维长度由2mm增加到4mm,复合材料的复介电常数实部ε′增大,而其虚部ε″及介电损耗tgδ减小。当保温时间由10min延长到20min时,复合材料的ε′增大,而其ε″与tgδ均减小;且保温20min时,其ε′、ε″与tgδ均已接近适合损耗微波能量的数值。复合材料有望成为电损耗型宽带微波损耗材料。

中间层厚度对LAS玻璃陶瓷与C／C复合材料连接强度的影响

采用不同厚度的MgO-Al2O3-SiO2(MAS)玻璃作为中间层,对表面改性炭/炭(C/C)复合材料与Li2CO3-Al2O3-SiO2(LAS)玻璃陶瓷进行热压连接,重点研究了中间层厚度对接头强度的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对连接界面及剪切断口的微观组织和形貌进行了分析.结果表明:没有添加中间层时,接头强度仅为10MPa;采用MAS玻璃作为中间层时,接头室温剪切强度随着中间层厚度的增加先增大后减小,当中间层厚度为80μm时,获得的接头剪切强度最大,为26.61MPa.

C_f/LAS复合材料的钎焊接头组织与性能分析

采用Ag-Cu-Ti活性钎料对C_f/LAS复合材料进行了钎焊,研究了接头界面组织结构和力学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)对钎焊接头组织结构进行分析,用抗剪试验检测接头力学性能.结果表明,接头界面典型结构为C_f/LAS复合材料/TiSi_2/Cu_2Ti_4O/TiCu/Ag(s,s)+Cu(s,s)/TiCu/Cu_2Ti_4O/TiSi_2/C_f/LAS复合材料.在钎焊温度为900℃,保温时间为10 min时,接头室温抗剪强度最高达8.4 MPa.

热压温度对Fe/LAS复合材料性能的影响

采用热压烧结法制备了Fe/LAS复合材料,研究了该复合材料的致密度、力学性能和微波电磁性能随热压温度变化的规律。结果表明,随热压温度的升高,复合材料的致密度、断裂韧性和抗弯强度先上升后下降,并均在热压温度为970℃时达到最大;在8.2～12.4 GHz测试频率内,随热压温度的上升,复介电常数逐渐降低,复磁导率变化不明显。

C/C复合材料与LAS陶瓷连接的显微结构与性能

采用Y2O3-Al2O3-SiO2-TiO2(YAST)玻璃作为中间层,对SiC-MoSi2表面改性的C/C复合材料与Li2CO3-Al2O3-SiO2(LAS)陶瓷进行热压连接,所施压力为20MPa,保温时间为30min,连接温度分别为1150℃,1200℃,1250℃,1300℃。利用SEM,EDS和BEI(背散射电子像)对SiC-MoSi2涂层,连接界面的形貌和断口进行了分析,研究结果表明,SiC-MoSi2涂层与基体结合紧密,Si、C元素在界面处呈梯度状分布,形成厚度约为15μm的过渡层。YAST玻璃与基体润湿良好,接头的剪切强度可达26.21MPa。

纤维氧化处理对SiC_(sf)/SiC复合材料力学性能的影响

以Y2O3、Al2O3为烧结助剂,采用无压烧结法制备短碳化硅纤维(2～4mm)增强碳化硅(ShortSiCfiberreinforcedSiCcomposite,SiCsf/SiC)复合材料,研究了纤维氧化处理对SiCsf/SiC复合材料结构及力学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及力学性能试验机对材料进行结构表征和力学性能测试。结果表明:纤维氧化处理后,复合材料的弯曲强度和断裂韧性均有大幅提高。当纤维含量达到5wt%时,复合材料断裂韧性为5.41MPa.m1/2,与原始纤维增强SiC样品相比,提高了6.5%;与无纤维增强SiC样品相比,提高了27%。扫描电镜显示纤维氧化处理后,纤维与基体结合紧密。

短切碳纤维增强LAS玻璃—陶瓷的研究

研究了短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃—陶瓷基（简称Ｃ／ＬＡＳ）复合材料的制备工艺及纤维含量，热压工艺对其强韧性的影响，获得了短切碳纤维均匀分散并单向排列的复合材料，当纤维体积分数为３１％左右时，材料强度和断裂韧性分别达到４３０ＭＰａ和８８ＭＰａ·ｍ１２。用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了复合材料中短切碳纤维的分布状态和断口形貌。研究发现短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃———陶瓷的机理主要是载荷传递，纤维桥接和纤维拔出。

表面改性C/C复合材料与LAS玻璃陶瓷的连接

采用MgO-Al2O3-SiO2(MAS)玻璃作为中间层,对SiC-MoSi2表面改性的C/C复合材料与Li2CO3-Al2O3-SiO2(LAS)玻璃陶瓷进行热压连接。通过正交实验,研究了连接温度、连接压力和保温时间对试样连接强度的影响,确定最佳工艺参数为:1 200℃,20 MPa,15 min,所得到连接接头的最高剪切强度可达30 MPa。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和背散射电子像(BEI)对SiC-MoSi2涂层、连接界面的形貌以及组成进行了分析。研究结果表明,SiC-MoSi2涂层与基体结合紧密,Si,C元素在界面处呈梯度状分布,形成厚度约为15μm的过渡层。MAS玻璃中的组分与LAS玻璃陶瓷和SiC-MoSi2涂层存在相互渗透现象,形成紧密的C/C(SiC-MoSi2)/MAS/LAS结构,界面间的结合良好。

短SiC纤维增强玻璃陶瓷氧化行为的研究

文章研究了单向短切碳化硅纤维增强玻璃陶瓷（ＬＡＳ）复合材料的氧化行为．结果表明：复合材料氧化过程中氧的扩散与复合材料中气孔或纤维基体热匹配微裂纹有关，早期氧化造成碳化硅纤维－基体界面富碳层消失和非晶态ＳｉＯ２的形成．非晶态ＳｉＯ２向玻璃陶瓷基体的扩散形成纤维－基体的强结合，导致复合材料整体脆化，强度降低．氧化产物与基体形成的致密层减缓了纤维的进一步氧化，并阻碍氧化气体的排除。