基體密度對MoSi2-RSiC復合材料組成、微觀結構和性能的影響.pdf

1、以再結晶碳化硅(RSiC)為基體，利用其特殊的三維連通孔結構，通過MoSi2高溫熔滲法來制備具有三維互穿網絡結構的MoSi2-RSiC復合材料，可將 RSiC優(yōu)異的高溫力學、抗蠕變、導熱等性能與 MoSi2優(yōu)異的導電、導熱和高溫抗氧化能力有機結合起來，該類材料預期在航空航天用高溫結構材料和工業(yè)用高溫熱源材料領域具有廣泛的應用前景。前期的研究表明，RSiC基體的密度對復合材料的組成、微觀結構和性能具有重要的影響。為此，本論文首先研究了密度

2、對RSiC基體微觀結構、力學、導電、導熱等性能的影響，并探討了相關的電熱傳輸機理；在此基礎上，以不同密度的RSiC為基體，分別采用MoSi2直接熔滲工藝(MI)、聚碳硅烷(PCS)浸漬-裂解(PIP)-MoSi2高溫熔滲復合工藝、酚醛樹脂(PF)浸漬-裂解(PIP)-MoSi2高溫熔滲復合工藝，PF-PIP-MoSi2-Si-Ti合金活化熔滲(AAMI)復合工藝來制備 MoSi2-RSiC復合材料。系統(tǒng)研究了基體密度對復合材料的顯微結構

3、、力學性能、導電導熱等性能的影響。
　　本研究主要內容包括：⑴隨基體密度增加，RSiC氣孔率和平均孔徑尺寸下降，室溫抗彎強度和彈性模量增加，密度為2.6 g?cm-3的RSiC抗彎強度和彈性模量分別為95.1 MPa和84.2 GPa，其斷裂方式為脆性斷裂；隨著 RSiC密度的增加，其熱膨脹系數略有增加，導熱系數增加，體積電阻率下降；隨測量溫度增加，其導熱系數減小，密度2.6 g?cm-3的RSiC導熱系數從室溫的的173.7 W

4、/(m·K)-1下降到1300℃的22.2 W/(m·K)-1，室溫體積電阻率為4.8Ω·cm；⑵利用直接熔滲工藝于2050℃條件下，保溫60min制備了具有三維互穿網絡結構的MoSi2-RSiC復合材料，復合材料的主要組成為 SiC和MoSi2，且含有少量的Mo5Si3和Mo4.8Si3C0.6；隨基體密度增加，復合材料的氣孔率下降，室溫力學性能和彈性模量的增加，密度2.6gcm-3基體對應復合材料的抗彎強度和彈性模量最高，分別為10

5、8.7MPa和173.2 GPa，材料的斷裂行為呈典型的脆性斷裂；與RSiC基體相比，復合材料的體積電阻率顯著下降，密度2.6 g?cm-3基體所對應的復合材料的體積電阻率為60.9 mΩ·cm。拓撲法所得電阻率數據與實驗值接近，變化趨勢一致。⑶以RSiC為基體，采用PCS-PIP-MI復合工藝、PF-PIP-MI復合工藝等制得具有三維互穿網絡結構的MoSi2-RSiC復合材料，復合材料的主要組成為 MoSi2與 SiC，以及少量的Mo

6、5Si3和Mo4.8Si3C0.6相；與直接熔滲法相比，這兩種工藝所得復合材料的界面結合性得到明顯改善，力學性能提高較顯著。密度為2.3 g?cm-3的基體，采用PF-PIP-高溫熔滲復合工藝所得復合材料的室溫抗彎強度和彈性模量分別為127.1 MPa和128.9 GPa；與基體相比，復合材料的體積電阻率顯著降低，隨基體密度的增加，復合材料的體積電阻率增加。密度為2.30 g?cm-3的基體，采用PCS-PIP-高溫熔滲復合工藝時，復合