3D-Cf-SiC陶瓷基復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、由于低密度、高強(qiáng)度、高韌性、抗燒蝕和耐沖刷等優(yōu)異特性，使連續(xù)碳纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料成為理想的高溫結(jié)構(gòu)材料。連續(xù)碳纖維編織成的三維織物，可保證Cf/SiC復(fù)合材料在X、Y、Z三個(gè)方向形成三維整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能較好地解決傳統(tǒng)復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度較低等問(wèn)題。
　　3D-Cf/SiC陶瓷基復(fù)合材料目前有三種典型的制備方法：化學(xué)氣相浸滲法（CVI）、先驅(qū)體浸漬裂解法（PIP）和反應(yīng)熔體浸滲法（RMI）。相比于CVI法，PIP和RMI工

2、藝由于工藝過(guò)程簡(jiǎn)單而成為極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的陶瓷復(fù)合材料制備技術(shù)。本文開(kāi)展了對(duì)PIP和RMI兩種方法制備3D-Cf/SiC陶瓷基復(fù)合材料的研究，優(yōu)化了它們的最佳工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上又將納米SiC填料加入先驅(qū)體溶液，并隨溶液一同引入到三維碳纖維預(yù)制體，探討了SiC填料的加入對(duì)兩種制備工藝周期及材料性能的影響。得出以下主要結(jié)論：
　　（1）在PIP法工藝中配制先驅(qū)體溶液時(shí)，當(dāng)PCS與其溶劑DVB兩者配比為1:0.6時(shí)，PCS的陶瓷產(chǎn)率能達(dá)

3、到63％，并且所配制先驅(qū)體溶液流動(dòng)性明顯增加，有利于浸滲的進(jìn)行。
　?。?）研究PIP浸滲-固化-裂解過(guò)程得出，最佳浸滲溫度為：在80℃下浸滲60min后，再將溫度降低到35℃繼續(xù)浸滲30min；最佳固化交聯(lián)工藝為：先在120℃交聯(lián)180min，接著在150℃繼續(xù)固化交聯(lián)180min；最佳裂解過(guò)程是：在裂解前期（1-5周期）采用快速升溫裂解，5周期以后在400~800℃溫度區(qū)間有大量氣體產(chǎn)生時(shí)減緩升溫速率。
　?。?）在PI

4、P工藝過(guò)程中，當(dāng)SiC填料在溶液中加入的質(zhì)量比為11.11%時(shí)，可以縮短復(fù)合材料的制備周期。SiC微粉不僅可以填充孔隙并減小先驅(qū)體裂解過(guò)程中的體積收縮，并且還可以起到增強(qiáng)SiC基體的效果，使3D-Cf/SiC復(fù)合材料物理及力學(xué)性能得以提升。
　?。?）在RMI法浸滲-固化-碳化的研究中，經(jīng)過(guò)2個(gè)周期的樹(shù)脂浸滲-碳化后所制備的3D-Cf/C多孔體素坯在進(jìn)行滲硅后得到的復(fù)合材料致密度比較高，并且殘余碳和殘余硅的量比較少。
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5、5）在RMI法滲硅過(guò)程研究中，在1550℃溫度下滲硅時(shí)，液硅比較容易滲入3D-Cf/C多孔體素坯并生成比較致密的3D-Cf/SiC復(fù)合材料，而且1550℃滲硅對(duì)碳纖維的損傷也較小，是本研究得出的合適的滲硅溫度。
　?。?）在RMI工藝過(guò)程中，當(dāng)SiC填料在溶液中加入的質(zhì)量比為8.33%時(shí)，有利于3D-Cf/SiC復(fù)合材料密度和抗彎強(qiáng)度的提高。SiC微粉的加入還可以減少滲硅過(guò)程中熔融硅與碳纖維的接觸面積，減少它們之間的反應(yīng)，形成適當(dāng)