催化剂对C／C复合材料微观结构及弯曲性能的影响-论文.pdf

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1、固体火箭技术第37卷第4期JournalofSolidRocketTechnologyVo1．37No．42014催化剂对C／C复合材料微观结构及弯曲性能的影响①张卫本，郭领军，曹爱芝，李贺军(西北工业大学凝固技术国家重点实验室，西安710072)摘要：在不同催化剂催化条件下，使用化学液相沉积工艺制备了密度约为1．65g／cm的C／C复合材料，并对其微观组织、弯曲性能和弯曲试样的断口形貌，分别用偏光显微镜、万能材料试验机和扫描电子显微镜进行了表征。结果表明，化学液相沉积过程中，催化剂的引入对材料的组织结构与弯曲性能有显著

2、的影响。未添加催化剂时，生成了光滑层组织的热解碳，材料的断裂形式为脆性断裂；使用Fe作为催化剂时，生成了光滑层和粗糙层混合组织的热解碳，材料的弯曲强度和弯曲模量有一定程度提高，断裂形式为假塑性断裂；使用Ni作为催化剂时，在炭纤维外围生成了粗糙层和各向同性层的双层热解碳，其断裂形式为假塑性断裂，但弯曲强度与未催化试样差另I】较小；使用Ni+Fe混合催化剂催化致密时，得到了粗糙层热解碳，其断裂形式为假塑性断裂，且弯曲强度和弯曲模量得到了明显提高。关键词：C／C复合材料；催化剂；组织结构；弯曲强度中图分类号：V258文献标识码

3、：A文章编号：1006—2793(2014)04—0574-04DOI：10．7673／j．issn．1006-2793．2014．04．027EfectofcatalystonmicrostructureandflexuralpropertiesofC／CcompositesZHANGWei-ben，GUOLing-jun，CAOAi-zhi，LIHe—un(TheStateKeyLaboratoryofSolidificationProcessing，NorthwesternPolytechnicalUniversi

4、ty，Xi"an710072，China)Abstract：C／Ccompositewaspreparedbychemicalliquidvapordeposition(CLVD)atdifferentcatal~icconditionsanditsdensitywasabout1．65g／cm．Themicrostructureandflexuralpropertiesofthecompositeswerecharacterized．Theresuhsshowthattheuseofcatalysthassignifi

5、cantimpactonthestructureandflexuralpropertiesofC／CcompositesduringCLVD．Whenthereisnocatalystaddedintheprecursor，smoothlaminar(SL)pyrolyticcarbonisformedandthefracturemodeisbrittlefracture．WhileFeisusedascatalyst，roughlaminar(RL)andsmoothlaminarpyrolyticcarbonstru

6、ctureisobtained．Theflexuralstrengthandflexuradmodulasofthecompositesareimprovedanditshowspseudoplasticfracture．Roughlaminarandisotropic(ISO)mixedstructureisobservedwhenNiisadded，andthecompositesshowthepseudoplasticfracturebehaviorwhiletheflexuralstrengthisthesame

7、withtheconditionofnothingusedascatalyst．ThemixedNi+Fecatalystaddedintheprecursorinducesroughlaminarpyrolyticcarbonandthecompositesexhibitpseudoplasticfracturebehavior，andtheirflexuralstrengthandflexuralmodulusareimprovedsignifi—cantly．Keywords：C／Ccomposites；catal

8、yst；microstructure；flexuralstrengthO引言和耐高温材料已广泛应用于航空、航天、军工等高技术C／C复合材料具有高强度、高模量、良好的断裂韧领域。常规的化学气相沉积工艺具有工艺简单、所得性、耐磨损性能和热膨胀系数小等特点，作为摩擦材料材料密度高、可批量生产等优点，是制备C／C复合材①收稿