3D_C_f_SiC复合材料的弯曲强度及热膨胀性能分析

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1、第44卷增刊原子能科学技术Vol.44,Suppl.2010年9月AtomicEnergyScienceandTechnologySep.20103D-Cf/SiC复合材料的弯曲强度及热膨胀性能分析121，*1殷晓光，马天，李正操，苗伟（1.新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，清华大学材料科学与工程系，北京100084；2.中国人民解放军总后勤部军需装备研究所，北京100082）摘要：采用料浆浸渗和CVI工艺制备了含有ZrB2陶瓷颗粒的3D-Cf/SiC复合材料，对其进行弯曲强度和线热膨胀系数测试，通过扫描电镜观察复合

2、材料的表面及断口形貌。结果表明，3D-Cf/SiC复合材料的弯曲强度为107.99MPa，满足一般热防护材料的使用要求；其线热膨胀系数随温度变化的规律是由于碳纤维和SiC陶瓷基体之间线热膨胀系数的不匹配及热残余应力造成的。关键词：3D-Cf/SiC；复合材料；弯曲强度；线热膨胀系数中图分类号：TL341文献标志码：A文章编号：1000-6931（2010）S0-0363-04BendingandThermalExpansionPropertiesof3D-Cf/SiCComposites121,*1YINXiao-g

3、uang，MATian，LIZheng-cao，MIAOWei（1.StateKeyLaboratoryofNewCeramicandFineProcessing,DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.QuartermasterResearchInstitute,GeneralLogisticsDepartment,People’sLiberationArmy,Beijing100082,

4、China）Abstract：3D-Cf/SiCcompositeswithZrB2ceramicparticlewerepreparedusingchemicalvaporinfiltration(CVI)andslurryinfiltrationtechnology.Theflexuralstrengthandcoefficientofthermalexpansion(CTE)ofthecompositeswereanalyzed.Thesurfaceandfracturemorphologyofthecompo

5、siteswerestudiedusingSEM.Theresultsshowthatthe3D-Cf/SiCcompositeshaveaaverageflexuralstrengthof107.99MPa,whichmeetsthebasicrequirementsofthermalprotectionmaterials;theregularityofthewayinwhichtheCTEofthecompositesvarywithtemperatureisresultedfromthemismatchofCT

6、Ebetweenthefiberandmatrixaswellastheresidualthermalstressinthecomposites.Keywords：3D-Cf/SiC；composites；flexuralstrength；coefficientofthermalexpansion[1]3D-Cf/SiC复合材料具有高强度、低密度、3000℃以下瞬时寿命的使用要求。通过连续高热导率、热稳定性好等优良特性，可满足碳纤维编制体的增强，一方面提高了复合材料1650℃以下长寿命、2000℃以下有限寿命、的韧性

7、，另一方面保留了SiC陶瓷基体强度高、收稿日期：2010-06-29；修回日期：2010-08-20基金项目：国家“863”计划资助项目（2008AA03A234）作者简介：殷晓光（1986—），男，山东威海人，硕士研究生，材料科学与工程专业*通信作者：李正操，E-mail：zcli@tsinghua.edu.cn364原子能科学技术第44卷耐高温等优点。三维编织的碳纤维贯穿长、宽、1.2成分表征高3个方向形成三维整体网状结构，从根本上解用日本理学公司生产的D/Max-2500型X决了传统复合材料沿厚度方向的强度较低

8、、面内射线衍射仪对3D-Cf/SiC复合材料进行成分分[2-3]剪切和层间剪切强度较低等问题。由于上述析，其衍射图谱如图3所示。经比对PDF卡片，原因，3D-Cf/SiC复合材料是一种理想的热防护标定出SiC、Si、ZrB2、ZrC与C的衍射峰，这和热结构材料，被广泛应用于航空航天、石油、与样品制备方法是吻合的。化工、核工业等诸多领域。例如在核