热压辅助先驱体裂解制备三维编织碳纤维增强Si-O-C复合材料的研究.pdf

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1、热压辅助先驱体裂解制备三维编织碳纤维增强Si-0-C复合材料的研究1热压辅助先驱体裂解制备三维编织碳纤维增强Si-0-C复合材料的研究FabricationofThree-dimensionalCarbonFiberReinforcedSi-0-CComposites!"#PolymerPyrolysisAssistedbyHot-pressing马青松，陈朝辉，郑文伟，胡海峰（国防科技大学新型陶瓷纤维及复合材料国防科技重点实验室，长沙，410073）MAGing-song，CHENZhao-hui，ZHENGWen-wei，H

2、UHai-feng（KeyLaboratoryofNovelCeramicFibers&CompositesMaterials，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China）摘要：以聚硅氧烷为先驱体，采用先驱体转化法制备三维编织C／Si-0-C复合材料。研究发现，第一次裂解时采用f热压辅助可以明显提高材料的致密度和力学性能。第一次在1600C／10MPa的条件下热压裂解5min，后续真空浸渍-常压裂解处理六个周期所制得的材料具有较高的力学性能，其弯曲强度和断

3、裂韧性分别为502MPa，23.7MPa.m1／2。讨论了制备工艺对材料结构和性能的影响，理想的界面结构与较高的致密度是其具有高性能的主要原因。关键词：Si-0-C；先驱体转化；热压；三维编织碳纤维增强；陶瓷基复合材料中图分类号：TB323文献标识码：A文章编号：1001-4381（2002）05-0037-03Abstract：Three-dimensionalbraidedcarbonfiber（3D-BCf）reinforcedsiliconoxycarbide（Si-0-C）compositeswerefabricate

4、d!"#precursorinfiltrationandpyrolysisusingpolysiloxaneanddivinylbenzene.Theeffectofprocessingonmicrostructureandpropertieswasdiscussed.Theresultsshowthatthedensityandmechanicalpropertiesof3D-BCf／Si-0-Ccanbeincreasedmarkedlyifthefirstpyrolysiscycleisassistedbyhot-pres

5、sing.Theflexuralstrengthandthefracturetoughnessofthecomposite，whichishot-pressedat1600Cfor5minwithapressureof10MPainthefirstpyrolysiscycleandtreatedsubseCuentlywithsixcyclesofvacuuminfiltrationandpyrolysisunderatmosphericpressure，are502MPaand23.7MPa.m1／2，respectively

6、.Thehighpropertiesaremainlyattributedtoidealinterfacestructureandhighdensity.Keywords：siliconoxycarbide；precursorinfiltrationandpyrolysis；three-dimensionalbraidedcarbonfiberreinforcement；hot-pressing；ceramicmatrixcomposites先驱体转化法（PIP）是近些年发展起来的制备连续纤维增强陶瓷基复合材料1试验（CFRCM

7、Cs）的新工艺［1］。该工艺制备温度低，1.1原料可对先驱体进行分子设计从而制备出所需组成聚硅氧烷：无色透明液体，含氢1.4%和结构的陶瓷基体，可借鉴聚合物复合材料的［2］（质量分数）。二乙烯基苯（DVB）：工业纯，淡成型工艺制备复杂形状构件。黄色透明液体，作为PS0的交联固化剂。氯铂聚硅氧烷（PS0）裂解得到的Si-0-C陶瓷［3］酸：分析纯，溶于无水乙醇中，用作催化剂。具有优秀的力学性能、化学和高温稳定性，碳纤维三维编织物（3D-BCf）：在X、Y、Z方被认为是PIP法低成本制造可在800!1200C下使用的CFRCMCs的

8、最佳先驱体。PS0转化向上的纤维体积分数为8i1i1，碳纤维每束制备复合材料被一些国家列为低成本陶瓷复合3000根，密度1.76g／cm3，单丝强度3.0GPa，材料的主要研究内容，并已展开研究［4］，而国模量约200GPa。内目前尚无此方面的研究报道。本研究选