先进陶瓷基复合材料制备技术-CVI法现状及进展

化学气相渗透法（ＣＶＩ）是制备先进陶瓷基复合材料最赋潜力的技术。本文概要阐述了ＣＶＩ法的原理与动力学机制，论述了ＣＶＩ先进陶瓷基复合材料中纤维、基体、界面的研究现状，对不同类型的ＣＶＩ工艺及目前的ＣＶＩ模拟技术作了一定的评价，提出了ＣＶＩ技术的发展方向和研究课题。

CMC在航天领域的应用

论述了陶瓷基复合材料在航天领域的研究与应用,主要从陶瓷基复合材料的优势特点、制备方法、国内外研究进展以及CMC在航天型号产品上应用需要突破的难点和技术关键等五个方面进行了详细论述和介绍,提出了发展趋势和研究方向。

Z-pin增强CMC层间Ⅰ+Ⅱ混合型断裂韧性

提出手工预缝纫方法将3K丝束的T300碳纤维引入预成型体,采用CVI工艺在预成型体和缝线处同时渗透SiC基体,制备了Z-pin增强平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料。通过三点弯曲试验测定了Ⅰ+Ⅱ混合型应变能释放率,分析了材料的裂纹扩展行为和Z-pin增强机理。结果表明:随着裂纹扩展长度的增大,Ⅰ+Ⅱ型裂纹扩展阻力不断增大,相同裂纹扩展长度,增加Z-pin植入密度可以提高粘结强度,增大止裂作用。Z-pin增强平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料裂纹扩展的耗能途径主要是层间界面剥离、Z-pin弹性剪切和拉伸变形。

温度脉冲方法制备碳／碳化硅复合材料界面的微观结构与性能研究

采用温度脉冲化学气相渗透沉积的方法制备了碳／碳化硅复合材料界面．以六甲基二硅胺烷(Hexam- ethyldisilazane,HMDS)为前驱体,以3k,三维四向的石墨化碳纤维编织体为预制体,通过强制流动热力学梯度化学气相渗透沉积的方法(FCVI)制备出密度为1．98g·cm-3的Cf／SiC复合材料．运用透射电子显微镜(TEM)对复合材料的界面微观结构进行了分析．复合材料的平均弯曲强度为458MPa,平均断裂韧性为19．8MPa·m1／2．应用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断裂形貌进行了分析研究．

横向增强C/SiC复合材料层压板的力学性能

采用在厚度方向引入Z-pin的方法,增强C/SiC陶瓷基复合材料层压板的层间性能。碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板。采用单向拉伸和压缩试验研究层压板的拉伸和压缩力学性能,通过扫描电子显微镜观察断口形貌,对拉伸试样和压缩试样断口进行了分析。试验结果表明:Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸和压缩都具有非线性力学特性。断口扫描结果发现,拉伸破坏表现出基体开裂、面内纤维束断裂拔出的破坏机理,而压缩破坏机制则表现为纬向纤维束内的基体裂纹和层间裂纹的产生和扩展,最后,Z-pin和经向纤维束剪切断裂。

考虑氧化损伤的陶瓷基复合材料弹性模量多尺度预测模型

分析了化学气相渗透(CVI)工艺制备的陶瓷基复合材料的氧化损伤演化规律,基于基体的微裂纹分布规律及界面、纤维、基体等组分氧化历程,建立了考虑温度、氧化时间影响的纤维和单胞两个尺度的弹性模量预测模型。预测结果表明,碳纤维(C_(f))/SiC和SiC纤维(SiC_(f))/SiC复合材料的拉伸弹性模量随氧化温度升高和氧化时间的增长,下降趋势越明显。通过复合材料高温氧化后的力学性能试验,验证了弹性性能预测模型的正确性:BN界面的SiC_(f)/SiC材料在1 000℃不同时间氧化后预测结果与试验结果误差不超过2%;PyC界面的C_(f)/SiC在700℃不同时间氧化后预测结果与试验结果误差不超过7%。