三种界面csicn材料的制备和典型性能研究

《三种界面csicn材料的制备和典型性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要碳纤维增韧的陶瓷基复合材料具有一系列突出优点，是满足现代航空航天发展需要的理想热结构材料。然而，C／SiC复合材料的制备存在制造周期长、成本高、以热解碳(P)心)或氮化硼(BN)作为界面抗氧化性能差等闯题。本文以T300碳纤维编织体为增强体，为陶瓷基体选用了一种廉价、无毒的先驱体，利用等压热梯度CVI法和先驱体浸渍裂解法(P口)法制备了三种界面的C／Si-C-N复合材料。其中，Si．C-N基体和vyc界面分别以六甲基二硅氮烷(HMDS)和环己烷为先驱体用等压热梯度CVI法制备，莫来石(Mullite)和Si-O．

2、C界面分别以仲丁醇铝(ASB)和正硅酸乙酯(Ⅱ’oS)的混合溶液和二甲基硅油为先驱体用PIP法制备。对基体的成分和结构，三种复合材料的界面、显微组织、抗弯性能和热物理性能进行了研究。取得以下主要结果：基体化学成分为si、c、N和O元素，它是一种非晶态结构。基体经过1500℃热处理l小时后，析出了伊SiC和SiCN：经过1800℃热处理2小时后，还析出了a-SiC、p-si3N4和母si3N4。ASB和TEOS的混合溶液在室温放置后，交联形成凝胶状物质，该物质在997．45"12时发生放热反应，快速生成莫来石。1200

3、℃下热处理2小时可得到结晶良好的莫来石，其晶粒尺寸约为35rim。三种复合材料纤维之间的孔隙均呈现狭长状。C／PyC／Si-C-N复合材料纤维束间的孔隙约为lOOlim，纤维束内的孔隙约为几个pm，其界面结合较弱，Pyc界面的厚度大约为1．5pro。C／Mullite／Si．C-N和C／Si．O-C／Si—C-N复合材料的界面结合都较强，都出现少量间隙。C／Mullite／Si．C-N复合材料的莫来石界面厚度分布不均匀，最厚可达到了1llm。三种复合材料的高温抗弯强度均大于室温。C／PyC／Si-C-N在室温和130

4、0℃，C／Mullite／Si．C-N和C／Si．O-C／Si．c．N在1600℃，其弯曲应力一应变(或应力．位移)曲线均表现锯齿形上升特征，表现出假塑性的特征。C／Mullite／Si-C-N和C／Si．O．C／Si．C-N的弯曲伪塑性均从室温、1300℃和1600"C逐渐增大。在本文测试温度下，C／PyC／Si．C-N和C／Si．O．C／Si．C-N的弯曲模量基本不变，C／Mullite／Si．C-N在1600℃的弯曲模量则明显下降。C／Mullite／Si-C-N和C／Si．O．C／Si．C-N在1600℃下均

5、为混合型断裂，室温和1300℃下则都表现为非积聚型断裂。三种复合材料在较低温度范围内均出现了负膨胀，瞬态热膨胀系数随着温度的升高而上升，最后分别在不同的温度下急剧下降，并再次降低为负值。西北工业大学硕士学位论文C／Mullite／Si．C-N复合材料的热扩散率随温度的升高而降低，500"C以前下降较快，之后趋于一恒定值。其25℃的热扩散率为0．01274em2／s。关键词l等压热梯度CVI；先驱体浸渍裂解；C／Si．C-N复合材料；六甲基二硅氮烷；界面；抗弯强度ⅡAbstractCarbonfiberreinforc

6、edceramicmatrixcompositesareconsideredasthemostpromisingthermalstructuralcandidatematerialsduetotheirmanymerits,whichcanmeetthedevelopmentofmodernaerospace．However,therearesomeproblemsinthefabricationofC／SiCcomposites。suchaslongmanufa咖血gcycle，highcost,lowoxidat

7、ionresistaneeusingPyCorBN嬲theinterlayersere．T300carbonfiber枷cpreformsWgl'eusedasthereinforcementsofthecomposites．Oneprecursor,whichWaScheapandinnocuous,wasselectedforfabricatingtheceramicmatrixinthisthesis．Threecompositeswithdifferentinterlayerswcl"epreparedbyi

8、sobaricthermalgradientCVIandprecursorinfiltrationandpyrolysis(P叻．Si—C-NmatrixandP)rcinterlayer懈preparedbyisobaricthermalgradientCVIusingHexamethyldisilane(HMDS)andcyclohexan