SiC-SiC復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、SiC/SiC復(fù)合材料是一種新型超高溫材料，在航空航天領(lǐng)域有具有廣闊的應(yīng)用前景，很有希望成為一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)吸波材料?；瘜W(xué)氣相滲透法(CVI)是制備纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料的最基本和實(shí)用的方法。本文以減壓化學(xué)氣相滲透法(LPCVI)制備了具有熱解碳界面的SiC/SiC復(fù)合材料，分析了制備熱解碳界面和SiC基體LPCVI過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)以及沉積參數(shù)對(duì)沉積過(guò)程的影響，研究了復(fù)合材料組分對(duì)其力學(xué)性能和介電性能的影響規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容如下：

2、 (1)分析了LPCVI沉積熱解碳界面和SiC基體的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，對(duì)丙烯及MTS-H<,2>系統(tǒng)的熱解過(guò)程進(jìn)行分析，并以纖維束為基體，研究了沉積溫度、系統(tǒng)壓力、P<,N2>/P<,C3H6>對(duì)熱解碳沉積形貌和速率的影響。結(jié)果表明：沉積溫度、系統(tǒng)壓力和．P<,N2>/P<,C3H6>均會(huì)使熱解碳沉積形貌發(fā)生變化。沉積溫度對(duì)熱解碳形貌影響不大；系統(tǒng)壓力通過(guò)改變滯留時(shí)間的長(zhǎng)短和形核與長(zhǎng)大模式而改變沉積速率和熱解碳的形貌與結(jié)構(gòu)；隨

3、P<,N2>/P<,C3H6>降低，熱解碳沉積模式有從表面化學(xué)反應(yīng)成核．生長(zhǎng)向氣相成核．生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，沉積熱解碳層隨之變得粗糙。 (2)在優(yōu)選沉積工藝下對(duì)SiC/SiC復(fù)合材料的致密化進(jìn)行研究，表明在本實(shí)驗(yàn)條件下，SiC基體沉積時(shí)間在6.5小時(shí)之后復(fù)合材料氣孔率為20﹪左右，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間對(duì)材料氣孔率影響不大。同樣沉積條件下，纖維體積含量40﹪的復(fù)合材料與含量為30﹪的復(fù)合材料相比，氣孔率略大。 (3)實(shí)驗(yàn)制備SiC

4、/SiC復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度達(dá)328MPa，且表現(xiàn)出一定的韌性。由于本實(shí)驗(yàn)用SiC纖維性能較差，與文獻(xiàn)報(bào)道中的最好力學(xué)性能相比還有一定的差距，但比國(guó)內(nèi)同種纖維制備復(fù)合材料力學(xué)性能有所提高。并研究了氣孔率、纖維體積含量、界面厚度、界面形貌對(duì)復(fù)合材料力學(xué)行為的影響。 (4)首次研究熱解碳界面與基體沉積用稀釋氣對(duì)SiC/SiC復(fù)合材料微波介電性能的影響。熱解碳界面的添加可以有效提高復(fù)合材料復(fù)介電常數(shù)的實(shí)部和虛部，并且相比纖維含量30﹪的復(fù)