ZrC／SiC多组元改性C／C复合材料的微观结构及力学性能研究.pdf

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1、2014年第1期CARBONTECHNIQUES2014№1第33卷炭素技术Vo1．33ZrC／SiC多组元改性C／C复合材料的微观结构及力学性能研究李秀倩，邱海鹏，焦健，王宇(中航复合材料有限责任公司，北京100024)摘要：以炭毡作为纤维增强体，采用化学气相渗透工艺研制出低密度C／C复合材料，进而以低密度炭／炭复合材料为预制体，采用聚碳硅烷和有机锆前驱体作为复相陶瓷前驱体。采用先驱体浸渍裂解工艺成功制备出ZrC／SiC多组元改性C／C复合材料试样。借助万能电子试验机和扫描电镜进行材料的力学性能和微观结构分析。结果表明：包含

2、ZrC颗粒的SiC相双组元弥散分布在C／C复合材料基体中，且随着前驱体中有机锆含量的增加，力学性能出现先升后降的趋势，当有机锆前驱体质量分数为25％时。改性C／C复合材料弯曲强度和弯曲模量较优，分别为241MPa和17．25GPa。。关键词：C／C复合材料；化学气相渗透；浸渍裂解；改性中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001．3741(2014)01．28．04Microstructureandmechanicalproperties0fC／CcompositemodifiedbyZrC／SiCpolycompo

3、nentLiXiu—qian，QiuHal—peng，Jiao—Jian，WangYu(AVICCompositesCo．，Ltd．，Beijing100024，China)Abstract：Carbon／carboncompositeswithlowdensitywerepreparedbychemicalvaporinfiltrationprocess(CV1)usingcarbonfeltasfiberperformatfirst，subsequentlyZrC／SiCmodifiedC／Ccompositesweref

4、abricatedfromthelow-densityC／Cthroughprecursorinfiltrationandpyrolysisprocess(PIP)usingahybridprecursorincludingpolycarbosilaneandorganiczirconium-containedpolymericprecursorasimpregnanLMechanicalpropertiesandmicrostmcturalanalysiswereanalysedbyZlO0universalelectron

5、testequipmentandscanningelectronmicroscope，respectively．Theresultsshowthatthesiliconcarbidephaseincludingzirconiumcarbideparticledis—persedsymmetricallyinthematrixofC／Ccomposites,meanwhilethemechanicalpropertiesexhibitedascendedfirstanddescendedlaterasthecontentofor

6、ganiczirconium-containedpolymericprecursorincreased．Theflexualpropertiesandmodulusofthecompositesob-tainedreachedmaximum241MPaand17．25GPa,respectively,whentheratiooforganiczirconiumpolymericprecursoris25％．Keywords：C／Ccomposite；chemicalvaporinfiltration；precursorinfi

7、ltrationandpyrolysis；modification进入21世纪，国际军事装备竞赛日趋激烈，特抗烧蚀性能而作为新型复合材料中的耐超高温陶别是美国于2010年成功发射X一37B空天飞机，掀瓷相：而SiC改性C／C复合材料因其比强度和比模起了空天飞机研发和空天高技术竞争的高潮。轻量高、导热导电性好、抗热震性好等优点而成为陶质、抗烧蚀的C／C复合材料日益成为支撑飞行器发瓷改性组元[31。展的关键热结构材料．世界主要发达国家均将其列目前，将ZrC、SiC引入到C／C复合材料中的方为优先发展的目标。但由于C／C复合材料较差

8、的抗法主要有溶胶一凝胶工艺、化学气相沉积工艺烧蚀性能而限制了其应用发展【-21。(chemicalvapourinfiltration，CVI)、先驱体浸渍裂解国内外的研究资料表明，采用难熔金属化合物工艺(precursorinfiltrationandpyrolysis，P