CFRP界面强度对CCSiC复合材料微结构和性能的影响

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1、硕士学位论文CFRP界面强度对C／C_SiC复合材料微结构和性能的影响InfluenceofInterfacialStrengthofCFRPonMicrostructureandPropertiesC／C--SiCComposites学号：星!QQ墨Q鱼墨大连理工大学DalianUniversityofTechnologyCFRP界面强度对C／C．SiC复合材料微结构和性能的影响㈣Ⅷ4㈣㈣l㈣洲IY2415517大连理工大学学位论文独创性声明一作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已

2、经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：￡至尽隘鱼垒良童丝三!丝隆盘挝丝幽越能鱼显鱼作者签名：丞丞圭日期：丝垒年—￡月—￡日火连理工大学硕十学位论文摘要C／C．SiC复合材料具有优异的高温热化学稳定性和苛刻环境极强的适应性等特点，使得其在航天飞行器的热防护系统、航空发动机以及火箭发动机的高温热结构部件上拥有巨大的应用潜力。由于该类材

3、料的性能在很大程度上依赖于其微结构特征和基体中陶瓷含量，而研究发现制备过程中CFRP素胚体的界面性能对C／C．SiC的微结构和性能有显著影响。因此，本文研究了CFRP素坯体中纤维／基体界面强度对C／C．SiC复合材料微结构和性能的影响。制备工艺采用树脂裂解与硅熔渗原位反应法。主要研究内容归纳如下：(1)采用热处理改变纤维表面结构状态，从而调整CFRP中纤维／基体界面强度；分析了不同热处理温度下纤维热失重、纤维表面官能团以及纤维力学性能变化情况，并采用宏观力学(短梁剪切测试：Short．BeamShearTest)和微观力学测试(单纤维压出实

4、验：SingleFiberPush．outTest)方法对CFRP界面性能进行了表征分析；研究表明两种测试方法获得界面强度虽然不同，但均能有效表征纤维／基体界面强度，测量差异主要是由于加载方式和失效方式不同引起；高温热处理(1500。C)对纤维力学性能没有明显的影响，但能够有效改变CFRP中纤维／基体界面结合强度。(2)试验研究了具有不同界面强度的CFRP在高温裂解后形成C／C预制体的微观形貌和微结构特征；通过比较分析发现，CFRP界面强度对C／C预制体中微孔／微裂纹产生有着显著的影响，不同的C／C预制体微结构在液硅熔渗反应后将会形成不同微

5、结构特征和不同陶瓷含量的C／C—SiC复合材料。(3)在washburn模型的基础上，建立了适合熔融Si渗入多孔C／C预制体反应熔渗动力学的数学模型，并综合考虑熔渗温度对熔融Si性能：密度、扩散系数、粘度、表面张力的影响，进而导出熔渗温度、时间对熔渗高度、反应速率、毛细孔半径、SiC层厚度的影响，这部分研究结果为熔熔渗反应过程的工艺参数优化与调控提供了一定的理论依据。(4)利用不同界面强度CFRP获得的C／C预制体，采用液硅熔渗反应法制备了不同的C／C．SiC复合材料。通过对微观形貌、相组成、弯曲力学性能和抗氧化性能的测试与分析，表明采用低

6、界面强度的CFRP素坯体制备的C／C．SiC复合材料的力学性能较低，但能增加基体中SiC相含量并改善其分布的均匀性，同时材料的抗氧化性能得到显著提高。关键词：界面强度；c／c-sif；微结构；力学性能CFRP界面强度对C／C．SiC复合材料微结构和性能的影响InfluenceofInterfacialstrengthofCFRPonmicrostructureandpropertiesC／C-·SiCcompositesAbstractC／C—SiCcompositehasbeenconsideringasthepromisingmater

7、ialsforhightemperaturetechnologies．However，theperformanceofC／C-SiCcompositeisquitedependentonthemicrostructureandvolumefractionofSiCmatrix．IthasbeenknownthattheinterfacialstrengthofCFI冲hasastronginfluenceonthemicrostructureandpropertiesofC／C．SiCcomposites．Therefore，inorder

8、tounderstandroleofinterfacialstrengthofCFI冲onthemicrostructureandpropertiesofC／C-SiCcompo