C_f_SiC复合材料先驱体转化法浸渍工艺条件优化
C／C泡沫预制体液相硅浸渗制备C／SiC复合材料研究
ｃ／ｃ泡沫预制体液相硅浸渗制备Ｃ／ＳｉＣ复合材料研究／刘 伟等 ・５２９・ ｃ／ｃ泡沫预制体液相硅浸渗制备Ｃ／ＳｉＣ复合材料研究 刘 伟 ，刘荣军 ，曹英斌 ，李 凯 （１ 国防科技大学航天与材料工程学院，长沙４１００７３；２ 防化研究院第一研究所，北京１０００８３） 摘要 以中间相沥青浸渍整体碳毡发泡技术制备的一种新型多孔ｃ／ｃ泡沫复合材料为预制体，通过液相硅 浸渗（ＬＳＩ）工艺制备了Ｃ／ＳｉＣ复合材料，研究了预制体不同孔隙率对ｓｉ浸渗及Ｃ／ＳｉＣ复合材料力学性能和微观形貌 的影响，分析了复合材料的物相组成和晶体结构。结果表明，采用发泡技术可以快速有效地实现Ｃ／Ｃ预制体的致密 化处理。预制体孔隙率为６５．４１ 时液相硅浸渗处理后所得复合材料性能最好，密度为２．６４ｇ／ｃｍ３，弯曲强度为 １３７ＭＰａ，弹性模量为１５０ＧＰａ。纤维未作表面抗硅化涂层处理以及复合材料中存在闭孔是Ｃｌ／ｓｊＣ复合材料性能不佳 的主要原因。 关键词 Ｃ泡沫液相硅浸渗ｃ／ｓｉｃ孔隙率 中图分类号：ＴＢ３２３ 文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ／ＳｉＣ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｂｙ Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｓｉｎｇ ｃ／ｃ Ｆｏａｍ Ｐｒｅｆｏｒｍ ＬＩＵ Ｗｅｉ ，ＬＩＵ Ｒｏｎｇｊｕｎ ，ＣＡＯ Ｙｉｎｇｂｉｎ ，ＬＩ Ｋａｉ。 （１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７３； ２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｆｅｎｓｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃ／ＳｉＣ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｒｅ ｒａｐｉｄｌｙ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｎｏｖｅｌ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ Ｃ／Ｃ ｆｏａｍ ｐｒｅｆｏｒｍ，ｍａｄｅ ｂｙ ｍｅ— ｓｏｐｈａｓｅ ｐｉｔｃｈ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｆｅｌｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｕｂｂｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ Ｃ／ＳｉＣ ｍａｄｅ ｂｙ ｌｉｑｕｉｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（ＬＳＩ） ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃ／Ｃ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒ— ｔｉｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｒｅ ａｎＭｙｚｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｕｂｂｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃ／Ｃ ｐｒｅｆｏｒｍ ｑｕｉｃｋｌｙ．Ｃ／ＳｉＣ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｄｅ— ｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｃ／Ｃ ｗｉｔｈ ６５．４１ ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ（１３７ＭＰａ）ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ（１５０ＧＰａ）， ｗｈｉｌｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｓ ２．６４ｇ／ｃｍｓ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃ／ＳｉＣ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ Ｓ ｕｎ－ａｎｔｉ－ ｓｉｌｉｃｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｒｅｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｆｏｒｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃａｒｂｏｎ ｆｏａｍ，ｌｉｑｕｉｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，Ｃ／ＳｉＣ，ｐｏｒｏｓｉｔｙ ０引言 Ｃ／ＳｉＣ复合材料以其低密度、高比强度和比模量、抗热氧 化性突出和耐高温等独特性能在空间结构、卫星零部件、洲 际导弹鼻锥、超高温热交换器、高性能制动系统等方面具有 广泛的应用 ｊ。 液相硅浸渗（Ｌｉｑｕｉｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ＬＳＩ）工艺是制备 ｃ／ｓｉｃ复合材料的主要方法之一［３］，该工艺主要包括２个步 骤：（１）多孔ｃ／ｃ预制体的制备；（２）预制体液相硅浸渗得到 ｃ／ｓｉｃ复合材料。制备出性能优异、低成本的ｃ／ｃ预制体对 提高ｃ／ｓｉｃ复合材料的性能和缩短生产周期具有重要影响。 目前，常用的ｃ／ｃ复合材料的制备工艺如ＰＩＰ和ＣＶＤ （ＣⅥ）等均存在生产周期长、效率低和成本高等不足。为此， 人们一方面研发新型快速致密化技术如高压浸渍工艺、快速 液一气相沉积法、等离子体辅助ＣＶＤ法（ＰＡｃＶＤ）、强制气流 热梯度法（ＦＣｖＤ）、压力强制流动ＣＶＩ和预成纱工艺等 ］， 另一方面采用新型低成本预制体作为增强相或基体，如将三 维针刺碳毡和预浸布层压、缠绕等做成层压板等［１０－１３］。 Ｃ泡沫由于其三维相互交联的韧带构成的网状结构具 有很好的热、力学性能，空间构型与三维编织件又具有一定 的相似性，另外均匀的孔状结构以及易于控制的发泡成型工 艺使其无论是作基体还是增强体，在复合材料制备方面都具 有潜在的广泛用途［“ 。国外，Ｒｉｃｈａｒｄ［ ］和Ｊｏｓｅｐｈ［” 等已 开始尝试采用ｃ泡沫或石墨泡沫代替昂贵的碳纤维编织件 作为制备ｃ／ｃ复合材料的预制体。Ｓｅｎｇ［” 也采用中间相沥 青粉末与单向碳纤维编织件铺层压块后发泡制备具有Ｃ泡 沫基体的ｃ／ｃ复合材料。国内采用碳纤维作增强体、Ｃ泡沫 作基体制备ｃ／ｃ泡沫复合材料的报道还不多见，在ＬＳＩ工艺 中采用这种ｃ／ｃ泡沫复合材料作预制体制备Ｃ／ＳｉＣ复合材 料的报道更是少见。 本实验以整体碳毡为增强相，采用中间相沥青浸渍发泡 技术制备出一种新型多孔ｃ／ｃ泡沫复合材料，并以此复合材 刘伟：男，１９８５年生，硕士研究生，主要从事陶瓷基复合材料研究Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｚＬ＿
碳化硅--复合材料、
复合材料
姓名：黄福明
学号：2015141421022
专业：金属材料工程
碳化硅增强体
碳化硅纤维是典型的以碳和硅为主要成分的陶瓷纤维，在形态上有晶须和连续纤维两种。作为先进复合材料最重要的增强材料之一， 它具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点。与碳纤维相比，碳化硅纤维在极端条件下也能够保持良好的性能，故而在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注，常用作耐高温材料和增强材料。此外，随着制备技术的发展，碳化硅纤维的应用逐渐拓展到高级运动器材、汽车废烟气除尘等民用工业方面。
一、 碳化硅纤维的制备方法
碳化硅纤维的制备方法主要有先驱体转化法、化学气相沉积法（CVD)和活性炭纤维转化法三种。三种制备方法各有优缺点，而且使用不同制备方法得到的碳化硅纤维也具有不同的性能。
1、 先驱体转化法
先驱体转化法是由日本东北大学矢岛教授等人于1975年研发，包括先驱体合成、熔融纺丝、不熔化处理与高温烧结4大工序。
先驱体转化法制备碳化硅纤维需要先合成先驱体——聚碳硅烷（PCS)，矢岛教授以二甲基二氯硅烷等为原料，通过脱氯聚合为聚二甲基硅烷，再经过高温（450 ～500℃）分解处理转化为聚碳硅烷纤维（PCS），，采用熔融法在250 ～350℃下将PCS纺成连续PCS纤维，然后经过空气中约200℃的氧化交联得到不熔化聚碳硅烷纤维，最后在惰性气氛或高纯氮气保护下1300℃左右裂解得到碳化硅纤维。先驱体转化法制备原理其实就是将含有目标元素的高聚物合成先驱体，再将先驱体纺丝成有机纤维，然后通过一系列化学反应将有机纤维交联成无机陶瓷纤维。
随着碳化硅制备技术的不断改进，逐渐形成了 3代碳化硅纤维。第1代碳化硅纤维是以矢岛教授研发的方法制备而成。由于在制备过程中引入了氧，纤维中的氧质量分数为
10%～15%，在高温下碳化硅纤维的稳定性变差，影响了纤维在高温环境下的强度和弹性模量。因此，为改善这个问题研制初了第 2代碳化硅纤维。第 2代碳化硅纤维是在无氧气氛中采用电子辐照对原纤维进行不熔化处理，利用这种方式来降低碳化硅纤维中的氧含量，从而保障其在高温环境下的稳定性。同样，为满足航空和军工领域对高温材料性能的更高要求，开发了第3代碳化硅纤维。第3代碳化硅纤维中的杂质氧、游离碳含量进一步降低，接近碳化硅的化学计量比。虽然第3代碳化硅纤维的杂质氧、游离碳含量减少，但是目前控制纤维中的硅（Si）和碳（C）的比例，减少氧含量依旧是该制备方法研究的重点。
工业化制备SiC纤维的方法
第７期（总第２０６期） Ｎａ７（Ｓｅｒｉａｌ Ｎａ７） 福建轻纺 Ｔｈｅ Ｌｉｇｈｔ＆Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ ２００６年７月 ＪＵＬ２０ｏ６
工业化制备ＳｉＣ纤维的方法
刘青华
（集美轻工业学校，福建厦门３６１０２２）
摘要：ＳｉＣ纤维具有高强度、低密度、极好的耐高温氧化性、耐化学腐蚀性、耐热冲击性、高的抗拉 强度、良好的抗蠕变性能以及与陶瓷基体良好的相容性等一系列的优异性能，是一种很有
前途的材料。 目前，多数地区制备ＳｉＣ纤维的主要方法有化学气相沉积法、先驱体转化法和活性炭
纤维转化法。化学气相沉积法逐渐被淘汰；而先驱体转化法是目前比较成熟、已实现工业
化生产的方法，是ＳｉＣ纤维制备研究的主流方向；作为活性炭纤维转化法，是实现ＳｉＣ纤维 应用大众化的最佳途径。
关键词：碳化硅纤维；化学气相沉积；先驱体转化；活性炭纤维转化
中图分类号：ＴＳ１ ０２．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００７—５５０Ｘ（２００６）０７—０００７—０６
现代宇航技术、原子能工程及高温工程等尖端技术的发展，对材料的性能提出了更高的要求。
作为主要应用材料之一陶瓷纤维，是由天然或人造无机物采用不同工艺制成的纤维状物质，也可 由有机纤维通过高温热处理转化而成。陶瓷纤维除了具有优异的力学性能，还具有抗氧化、高温稳
定性好等优点。 碳化硅（ＳＩＣ）纤维是陶瓷纤维制品的一种，是用于金属基、陶瓷基复合材料的一种重要的高性
能增强陶瓷纤维。与碳纤维、氧化物纤维等其它高性能纤维相比，ＳｉＣ纤维具有高强度、低密度、极好 的耐高温氧化性、耐化学腐蚀性、耐热冲击性、高的抗拉强度、良好的抗蠕变性能以及与陶瓷基体
良好的相容性等一系列的优异性能，是一种很有前途的材料。
鉴于ＳｉＣ纤维在航空、航天、兵器、舰艇、核能、热机等领域具有良好的应用前景，因此它的制备 研究受到了世界工业国家的极大关注。就生产而言，能够实现工业化制备ＳｉＣ纤维的方法主要有３ 种：①化学气相沉积法；②先驱体转化法； ③活性炭纤维转化法。
注射成形工艺结合先驱体转化法制备碳化硅陶瓷
第27卷 第6期
2007年12月 航 空 材 料 学 报
JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSVol127,No16
December 2007
注射成形工艺结合先驱体转化法制备碳化硅陶瓷
张 勇, 何新波, 曲选辉, 赵 珍, 孔祥磊
(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)
摘要:选择一种石蜡基多聚物粘结剂体系,在固含量为52vol%及最佳注射参数下,注射出良好的碳化硅陶瓷复杂件坯体,以二步法溶剂脱脂和热脱脂为脱脂工艺,得到的热脱脂坯通过聚碳硅烷先驱体溶液在真空下浸渍,并在
1200℃氮气氛下裂解,使生坯密度提高到1.75g/cm3以上,再将烧结坯体于2100℃,Ar气氛下,保温1h进行固相烧结,得到的碳化硅陶瓷复杂件密度为3.11g/cm3,致密度为97%。关键词:陶瓷注射成形;先驱体;脱脂;碳化硅中图分类号:TF124.39 文献标识码:A 文章编号:100525053(2007)0620064205
收稿日期6228;修订日期622作者简介张勇(—),男,博士研究生,主要从事陶瓷基复合材料研究,(2)zy@631。 SiC陶瓷具有高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高
以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性,广泛应用于
精密轴承、密封件、气轮机转子、喷嘴、热交换器部件及原子核反应堆材料等[1]。但是碳化硅陶瓷是共
价键很强的化合物,烧结时扩散速率很低,因而目前
碳化硅陶瓷制备存在的最主要问题是烧结温度高,
烧结困难,难以实现致密化;其次是加工困难,难以制备复杂件,限制了碳化硅陶瓷的应用。
为了开发低成本,高精度,形状复杂的碳化硅零
部件,可采用注射成形技术[2,3]。但一般情况下,采用注射成形技术的坯体中含有大量的粘结剂组分,
经过脱脂后,热脱脂坯体的致密度很低,给本来就难
于烧结致密化的碳化硅烧结工艺增添了难度。
本研究通过选取合适的烧结助剂、粘结剂体系、注射参数和脱脂工艺,并使用先驱体聚碳硅烷溶液
致密化温度及界面类型对SiCf
第27卷第4期 粉末冶金材料科学与工程 2022年8月 Vol.27 No.4 Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy Aug. 2022
DOI:10.19976/ki.43-1448/TF.2022010
致密化温度及界面类型对SiCf/SiC Mini复合材料
结构与力学性能的影响
王铎1，陈招科1，何宗倍2，张瑞谦2，熊翔1 (1. 中南大学 轻质高强结构材料国家级重点实验室，长沙 410083；
2. 中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室，成都 610213)
摘 要：利用化学气相渗透(chemical vapour infiltration, CVI)在SiC纤维束中引入PyC(pyrolytic carbon, 热解碳)界
面和(PyC/SiC)3多层界面，并分别在1 050 ℃和1 250 ℃下对含PyC界面SiC纤维束、1 050 ℃下对含(PyC/SiC)3多层界面纤维束进行SiC基体增密，制备出不同界面类型和基体结构的SiCf/SiC(continuous SiC fiber reinforced SiC
matrix) Mini复合材料。研究界面类型和基体致密化温度对SiCf/SiC Mini复合材料微观结构和拉伸断裂行为的影
响。结果表明，SiCf/SiC Mini复合材料内部纤维和基体间的界面清晰，界面厚度约300 nm。1 050 ℃致密化的PyC
界面SiCf/SiC Mini复合材料的抗拉强度为174 MPa，脱黏主要发生在基体与界面之间。而(PyC/SiC)3多层界面
SiCf/SiC Mini复合材料抗拉强度达到540 MPa，脱黏主要发生在亚层与亚层之间。PyC界面SiCf/SiC Mini复合材
料随基体致密化温度升高，SiC基体从细小多孔的针状转变为粗大致密的层片状，晶粒尺寸和结晶度显著提高。
C_f_SiC复合材料SiC_Z_省略__SiC_4涂层的制备及性能研究_吴定星
第24卷第4期
2009年7月无机材料学报
JournalofInorganicMaterialsVo.l24,No.4
Ju.l,2009
文章编号:1000-324X(2009)04-0836-05DOI:10.3724/SP.J.1077.2009.00836
收稿日期:2008-11-19,收到修改稿日期:2009-01-08基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA03Z565);中国科学院知识创新项目作者简介:吴定星(1984-),男,硕士研究生.E-mai:lwudingxing@通讯联系人:董绍明,研究员.E-mai:lsmdong@Cf/SiC复合材料SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层的制备及性能研究
吴定星1,2,董绍明1,丁玉生1,张翔宇1,王震1,2,周海军1,2
(1.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海200050;2.中国科学院研究生院,北京100049)
摘要:以Cf/SiC复合材料为基体,采用浆料浸涂法和脉冲CVD法制备了SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层,借助XRD、扫描电镜及能谱对涂层的结构及组成进行了分析研究,并初步考查了其高温抗氧化性能.结果表明,涂层总厚度约100m,主要由ZrB2-SiC涂层与脉冲CVDSiC涂层交替覆盖而成.在1500空气中氧化25h,未涂层试样失重明显;脉冲CVDSiC涂层试样氧化失重率为5.1%;而SiC/(ZrB2-SiC/SiC)4涂层试样出现增重现象,增重率达2.5%,表现出优异的抗氧化性能.关键词:Cf/SiC复合材料;浆料浸涂;脉冲CVD;抗氧化涂层中图分类号:TB332文献标识码:A
PreparationandPropertyofSiC/(ZrB2-SiC/SiC)4Ant-ioxidation
C_C_SiC复合材料两种制备工艺及材料性能_朱耘玑
性能分析PROPERTY ANALYSIS
航空制造技术·2009年增刊118[摘要] 以碳纤维整体毡为预制体，采用化学气相
渗透法（CVI）制备出低密度碳/碳复合材料，再分别采用
液相硅渗透工艺（LSI）制备出密度为2.1g/cm3的碳/碳-
碳化硅复合材料（C/C-SiC），及先驱体转化工艺（PIP）制
备出密度为1.9g/cm3的C/C-SiC。对2种工艺制备的C/C-SiC力学性能进行了比较，结果表明：PIP工艺制备
的C/C-SiC弯曲强度为287MPa，明显高于LSI工艺制
备的弯曲强度155MPa。
关键词: C/C-SiC 液相硅渗透工艺 先驱体转化
工艺 化学气相渗透工艺[ABSTRACT] The C/C composites of low density
are fabricated by chemical vapor infi ltration (CVI) with in-
tegral carbon felts with carbon fi ber as prefab. On the basis
of the low density C/C composites, the C/C-SiC compos-
ites with the density of 2.1g/cm3 are prepared by liquid sili-
con infi ltration (LSI), and the C/C-SiC composites with the
of density 1.9g/cm3 are prepared by precursor infiltration
and pyrolysis (PIP). The result shows that bend strength of
the C/C-SiC composites prepared by PIP is 287MPa, which
is better than that of 155MPa of the composites prepared
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
碳纤维增强陶瓷基复合材料
摘要：碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料具有密度低、高强度、高韧性和耐高温等综合性能已得到世界各国高度重视，本文将对有关碳纤维增强碳化硅陶瓷的有关信息简单介绍。
关键词：陶瓷基复合材料，碳纤维增强。
1.引言
碳化硅陶瓷因具有高强度、高硬度、抗腐蚀、耐高温和低密度而被广泛用于高温和某些苛刻的环境中,尤其在航空航天飞行器需要承受极高温度的特殊部位具有很大的潜力。但是,陶瓷不具备像金属那样的塑性变形能力,在断裂过程中除了产生新的断裂表面吸收表面能以外,几乎没有其它吸收能量的机制,这就严重限制了其作为结构材料的应用。碳纤维具有比强度高、比模量大、高温力学性能和热性能良好等优点,在惰性气氛中2000℃时仍能保持强度基本不下降。用碳纤维增强碳化硅复合材料,材料在断裂的过程中通过纤维拔出、纤维桥联、裂纹偏转等增韧机制来消耗能量,使材料表现为非脆性断裂。Cf/SiC复合材料综合了碳纤维优异的高温性能和碳化硅基体高抗氧化性能,受到了世界各国的高度关注,并广泛应用在航空、航天、光学系统、交通工具等领域。
2. 碳纤维材料简介
2.1碳纤维简介
碳纤维是有机纤维或沥青基材料经谈话和石墨处理后形成的含碳量在85%以上的碳素纤维，是20世纪50年代为满足航空航天等尖端领域的需要而发展起来的一种特种纤维。目前，碳纤维的生产原料分为三大体系：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。其中聚丙烯腈基碳纤维由于原料资源丰富，含碳量高及碳化率高，成本低，正在被重视。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。
热压辅助先驱体裂解制备Cf／SiC复合材料的研究
第２３卷第３期 ２００２年９月 陶瓷学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭＩＣＳ Ｖｏ１．２３．Ｎｏ．３ Ｓｅｐ．２００２
文章编号：１０００—２２７８（２００２）０３—０１７４—０４
热压辅助先驱体裂解制备Ｃｆ／ＳｉＣ复合材料的研究
方 晖 郑文伟 陈朝辉
（国防科技大学）
摘要
以聚碳硅烷为先驱体，采用先驱体转化法制备三维编织ｃｄｓｉｃ复合材料。研究发现，第一次裂解时采用热压辅助可以明显提
高材料的致密度和力学性能。第一次在１６００％、１０ＭＰ的条件下热压裂解６０ｒａｉｎ，后续真空浸渍一常压裂解处理五个周期所制得的 材料具有较高的力学性能，其弯曲强度和断裂韧性分别为５６４ＭＰａ、１６ＭＰａ・一 。讨论了制备工艺对材料结构和性能的影响。 关键词：碳化硅，先驱体裂解，热压，三维编织碳纤维，陶瓷基复合材料 中图法分类号：ＴＢ３２３ 文献标识码：Ａ
ＴＨＲＥＥ—ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ ＣＡＲＢＯＮ ＦＩＢＥＲ
ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳｉＣ ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ ＦＡＢＲＩＣＡＴＥＤ
ⅥＡ ＰＯＬＹＭＥＲ ＰＹＲＯＬＹＳＩＳ ＡＳＳＩＳＴＥＤ ＢＹ ＨＯＴ—ＰＲＥＳＳＩＮＧ
Ｆａｎｇ Ｈｕｉ Ｚｈｅｎｇ Ｗｅｎｗｅｉ Ｃｈｅｎ Ｚｈａｏｈｕｉ
（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｒｅｅ～ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｂｒａｉｄｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ（３Ｄ—ＢＣｆ）ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ（ＳｉＣ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｖｉａ ｐｒｅｃｕ—
ｓｏｒ ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｙｒｏｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｓｉｌａｎｅ．Ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ３Ｄ—ＢＣｆ／ＳｉＣ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ
CfSiC复合材料TixOyTiCxTi5Si3微晶玻璃抗氧化涂层
第28卷第4期
2008年8月航空材料学报
JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSVol28,No4
August2008
Cf/SiC复合材料TixOy-TiCx-Ti5Si3/
微晶玻璃抗氧化涂层
郑晓慧,堵永国,肖加余,张为军,周文渊,芦玉峰
(国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙410073)
摘要:提出一种用于碳纤维增强碳化硅复合材料(Cf/SiC)的成本低、工艺简单的复合抗氧化涂层:采用熔盐渗金属
法在Cf/SiC表面制备钛金属化层,在其上通过涂覆烧结法获得MgO-Al2O3-SiO2(MAS)微晶玻璃层。通过立体显微
镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试手段对复合涂层的形貌、成分和相组成进行分析,采用静态氧化法测
试其在1000的抗氧化能力。结果表明,复合涂层结构相对致密,主要成分为:TixOy-TiCx-Ti5Si3/微晶玻璃;涂层具
有过渡、封孔、阻碳、自愈合、阻氧、抗挥发的功能;带有复合涂层的Cf/SiC在1000保温12h,热冲击12次后,涂层
保持致密无裂纹,单位面积失重为00039g/cm2,强度保留率为993%,有效提高Cf/SiC的抗氧化能力。
关键词:碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料;抗氧化涂层;熔盐渗金属法;微晶玻璃
中图分类号:TG1711文献标识码:A文章编号:1005-5053(2008)04-0076-06
收稿日期:2007-07-11;修订日期:2007-11-05
作者简介:郑晓慧(1982),女,博士研究生。碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(Cf/SiC)具
有优良的力学性能、热传导性能和抗磨损性能,是高
温结构材料研究的一大热点。Cf/SiC的抗氧化性
能优于碳/碳复合材料,但是由于基体SiC与碳纤维