PIP法制備碳纖維增強碳化硅復(fù)合材料及其燒蝕性能的研究.pdf

1、碳纖維增強碳化硅基復(fù)合材料（C/SiC）因其高比強、高比模、耐高溫、抗氧化、耐磨損以及熱穩(wěn)定性較好等突出特點，成為航空航天領(lǐng)域極具潛力的熱結(jié)構(gòu)材料。本文采用先驅(qū)體浸漬裂解法（PIP）制備三向正交C/SiC復(fù)合材料，研究了制備工藝及纖維類型對復(fù)合材料力學(xué)性能和微結(jié)構(gòu)的影響，優(yōu)化了最佳工藝參數(shù)；研究了C/SiC復(fù)合材料氧-乙炔焰燒蝕過程，分析了燒蝕面微觀結(jié)構(gòu)、相組成和線燒蝕率，揭示了C/SiC復(fù)合材料的燒蝕機制。主要結(jié)論如下： (1

2、)將三向正交碳纖維編織體置于質(zhì)量比為1：0.4的聚碳硅烷/二乙烯基苯溶液中加壓浸漬，65oC浸漬30min后，降低至25oC，增加先驅(qū)體粘度，繼續(xù)浸漬30min，從而提高其在編織體內(nèi)殘留率。 (2)致密化前期快速升溫裂解，以使基體內(nèi)部氣孔連通便于后續(xù)浸漬，后期慢速升溫裂解避免因熱脹失配而產(chǎn)生裂紋，末期升溫裂解至1600oC以晶化基體。 (3)與T300碳纖維相比，具有更高強度和模量的M30碳纖維與碳化硅基體界面產(chǎn)生較強的

3、界面應(yīng)力，消弱了纖維拔出，因此M30 C/SiC復(fù)合材料的力學(xué)性能優(yōu)于T300 C/SiC復(fù)合材料。 (4)1600oC、1800oC、2200oC、2900oC氧-乙炔焰燒蝕C/SiC試樣180s。材料從室溫瞬間升溫至燒蝕溫度，燒蝕后材料表面沒有宏觀裂紋，保持了完整性，表明該材料具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能、抗氧化和抗燒蝕性能。 (5)燒蝕后材料表面形成三個區(qū)域。燒蝕中心均形成乙炔裂解沉積產(chǎn)生的亂層碳涂層，1600oC、18