缝合C∕C-SiC-ZrC复合材料的制备及力学性能研究

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1、设计·工艺航天制造技术缝合C/C-SiC-ZrC复合材料的制备及力学性能研究李杰闫联生张强（西安航天复合材料研究所，西安710025）摘要：分别采用平纹、斜纹碳纤维布缝合预制体经“CVI+PIP”混合工艺制备了缝合C/C-SiC-ZrC复合材料。比较两种碳纤维织构对C/C-SiC-ZrC复合材料力学性能的影响，并通过扫描电子显微镜（SEM）复合材料观察微观形貌以及对材料表面的元素组成（EDS）进行了分析。结果表明，斜纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材料的拉伸性能要高于平纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材料；而平纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材

2、料的弯曲强度要高于斜纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲性能。从SEM结果可以看出，平纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲破坏有着明显脆性断裂特性，而斜纹织构缝合C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲破坏却发生准塑性变形。关键词：缝合；平纹织构；斜纹织构；C/C-SiC-ZrC；力学性能FabricationandMechanicalPropertyofStitchedC/C-SiC-ZrCCompositesLiJieYanLianshengZhangQiang(Xi’anAerospaceCompositeMaterialInstit

3、ute,Xi’an710025)Abstract：TheplainweaveandtwillcarbonfiberstitchedpreformreinforcedC/C-SiC-ZrCcompositeswerepreparedby“CVI+PIP”combinedprocess．Itcomparedtheeffectoftwoformsofweavingonthemechanicalpropertiesofthecomposites,andanalyzedthemorphologyviascanningelectronmicroscopy(SEM),a

4、ndtheelementcomposition(EDS)ofthematerialsurfacewasanalyzed.Theresultsshowedthatthetwodifferentformsoffabrichavedifferentinfluencesonthetensileandflexuralpropertiesofthecomposites.ThetensilepropertiesoftwillC/C-SiC-ZrCcompositeswerehigherthanthatoftheplainweaveC/C-SiC-ZrCcomposite

5、s,andtheflexuralstrengthofplainweaveC/C-SiC-ZrCcompositeswerehigherthanthatofthetwillC/C-SiC-ZrCcomposites.AscanbeseenfromtheSEMphotographs,theflexuralfailureofplainweavestitchedC/C-SiC-ZrCcompositeshasobviousbrittlefracturepropertiesandtheflexuralfailureofthestitchedC/C-SiC-ZrCco

6、mpositesresultedinquasi-plasticdeformation.Keywords：stitched；plain；twill；C/C-SiC-ZrC；mechanicalproperty1引言或PIP工艺，致密化速率显著地提高，其工艺制备周期缩短近一半；可制备任意复杂形状的制品，易于实C/C-SiC-ZrC复合材料在超硬、航天防热、新能源现工程化应用。多维编织物增韧陶瓷基复合材料克服领域有着广阔的前景，具有低密度、抗氧化、耐烧蚀、了传统复合材料层间剪切强度低、容易分层的缺点，[1～5]力学性能优良的特点。目前，制备C/C-SiC-ZrC

7、复具有结构整体性好、韧性高的优点，但是，其成本太合材料中的方法有溶胶-凝胶工艺、化学气相浸渗高，难以制备大型整体部件的缺点成为其进一步推广[10]（CVI）、先驱体浸渍裂解工艺（PIP）和“CVI+PIP”和应用的障碍。[6～9]混合工艺等。“CVI+PIP”混合工艺作为一种连续缝合成型工艺是一种通用性很强的新型复合材纤维增强陶瓷基复合材料成型方法，相比单一的CVI料，具有成型工艺，工艺简单、成本较低，容易实现作者简介：李杰（1990），硕士，高温材料及制造专业；研究方向：陶瓷基复合材料。收稿日期：2017-07-1221设计·工艺2017年8月第4期自动

8、化连续操作，能够制造出各种形式的大小型构件合物为浸渍剂（PCS-D