2种c／c材料高温熔渗制备c／c-sic-zrc复合材料的力学性能

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1、第18卷第6期粉末冶金材料科学与工程2013年12月、r01．18NO．6MaterialsScienceandEngineeringofPowderMetallurgyDec．20132种C／C材料高温熔渗制备C／C．SiC．ZrC复合材料的力学性能房啸，苏哲安，黄启忠，杨鑫(中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083)摘要：分别以针刺编织预制体(2．5D)和三维编织预制体(3D)为增强体，采用化学气相沉积结合高温熔渗工艺制备2种不同预制体结构的C／C—SiC．ZrC复合材料。利用x射线衍射仪，扫描电镜和能谱分析仪等测试手段，对材料的微观结构进行分析，采用三点弯曲实验和

2、压缩实验研究材料的力学性能，得出不同预制体对最终复合材料断裂性能的影响规律。结果表明：材料中的SiC与ZrC呈偏聚态分布，2．5D复合材料的弯曲强度和压缩强度高达147．38MPa，252．4MPa；与3D复合材料相比，2．5D复合材料强度分别提高了192％和90．7％。这主要是由于2．5D复合材料纤维含量少，孔隙多，反应后密度较高所致。关键词：C／C．SiC．ZrC复合材料；预制体结构；断裂性能中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1673．0224(2013)6．899．07MechanicalpropertiesofC／C—-SiC--ZrCcompositesp

3、reparedbyreactivemeltinfiltrationusingtwokindsofC／CmaterialsFANGXiao，SUZhe—an，HUANGQi-zhong，YANGXin(StateKeyLaboratoryofPowderMetallurgy，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：C／C—SiC-ZrCcompositeswerefabricatedbyreactivemeltinfiltrationusingneedlingpreformf2．5D)and3-Dbraidedpr

4、eform(3D)．ThestmctureandmorphologyofthecompositeswerecharacterizedbyXRD，SEMandEDSanalysis．Themechanicalpropertiesofthematerialswereinvestigatedbythreepointbendingtests．Theefectofdiferentpreformonfracturebehaviorofthecompositeswasstudied．TheresultsshowthattheSiCandZrCphasesexhibitasegregatedd

5、istributioninthecomposites．Comparedwith3Dcomposites，theflexuralstrengthandcompressivestrength0f2．5Dcompositesare147．38MPaand252．4MPa．increasedby192％and90．7％．Thisismainlycausedbythelowerfibrecontent，thehigherdensityafterreactionandthemoreporousofthe2．5Dcomposites．Keywords：C／C··SiC·-ZrCcomposi

6、tes；preformstructure；fracturepropertiesC／C复合材料是以碳纤维为增强相的炭基复合材下工作更长时间的目的。引入方法包括高温熔渗反料。这种材料具有优异的高温力学性能，如高强度、应[12-13]、先驱体浸渍裂解法(PrecursorInfiltration高模量、良好的断裂韧性等，并广泛应用于航空航天Pyrolysis，PIP)[14-15]、化学气相渗透【](ChemicalVapor等领域[HJ。Infiltration，CVI)等。其中高温熔渗反应具有工艺简单、C／C复合材料在高温环境中极易被氧化，向其引周期短、成本低、最终产品致密度高等

7、优点【J】。由于入SiC可以显著提升抗氧化性咱]。为了提高C／CC／C复合材料经常被用于制造结构件，所以在解决C／C复合材料的高温耐烧蚀性能，国际上常用的方法包括复合材料氧化问题的同时，保证其力学性能显得尤为在C／C复合材料中添加TaC、HfC、ZrC等高熔点碳重要。化物制成多相复合材料[7-11】，以达到在更高环境温度本实验采用高温熔渗反应基体改性技术，向不同基金项目：国家“973”计划项目(2011CB605801)；国家自然科学基金资助项H(51304249)；中国博士后科学基金项目(