碳纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料熱解炭界面層工藝優(yōu)化研究.pdf

1、先進(jìn)陶瓷材料因其高強(qiáng)度，耐高溫，耐化學(xué)腐蝕，比重輕等優(yōu)點(diǎn)越來越被人們所重視，但是其脆性問題限制了這類材料在諸多高端領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決陶瓷材料脆性較大這一缺點(diǎn)，采用碳纖維作為增強(qiáng)體制成陶瓷基體復(fù)合材料可以最大程度地結(jié)合碳纖維和碳化硅各自的優(yōu)勢(shì)，碳纖維在其中發(fā)揮高強(qiáng)度，高模量，高穩(wěn)定性的作用，使得這類復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域、航天飛行器領(lǐng)域發(fā)揮更大作用的潛力。前驅(qū)體浸漬裂解法目前是制備Cf/SiC復(fù)合材料的主流工藝之一，它因?yàn)楣に囘^程簡短，對(duì)設(shè)

2、備要求較低，可制備厚壁以及形狀復(fù)雜、精密制件等特點(diǎn)備受材料工作者的喜愛，但是因?yàn)楣に囘^程中不可避免的對(duì)碳纖維造成物理和化學(xué)的損傷，使得碳纖維在復(fù)合材料中很難發(fā)揮出其高強(qiáng)特點(diǎn)，從而制約了復(fù)合材料整體性能。界面問題是該類復(fù)合材料制備過程中的核心問題之一。
　　 本課題選用國產(chǎn)T300碳纖維與進(jìn)口M40J碳纖維作為增強(qiáng)纖維，在碳纖維表面通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積不同厚度的熱解炭，并且將沉積后的碳纖維一部分進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，得到具有不同界?/p>

3、狀態(tài)的碳纖維，再利用前驅(qū)體浸漬裂解工藝在較短工藝周期內(nèi)制備成“迷你”復(fù)合材料，通過SEM、拉曼光譜技術(shù)、復(fù)合材料力學(xué)拉伸強(qiáng)度測(cè)試考察不同界面層狀態(tài)對(duì)碳纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料增韌效果的影響，得到了在特定實(shí)驗(yàn)條件下，制備碳纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料熱解碳界面層的最優(yōu)工藝參數(shù)，并且討論了熱解炭界面層與“迷你”復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)性。
　　 通過SEM電鏡可以清晰明顯的觀察到沉積在碳纖維表面的PyC界面層，使用有PyC界面層的碳纖維增

4、韌碳化硅“迷你”復(fù)合材料在其表面以及截面照片中可以看出明顯的裂紋偏轉(zhuǎn)、界面層剝落以及廣泛的纖維拔出現(xiàn)象，說明了界面層對(duì)碳纖維與碳化硅的復(fù)合進(jìn)行了改善。拉曼光譜的測(cè)試證明了在碳纖維表面沉積的PyC與碳纖維形成了統(tǒng)一的整體，并且改變了碳纖維表面碳的微觀結(jié)構(gòu)。力學(xué)測(cè)試表明:對(duì)于國產(chǎn)T300碳纖維而言，“迷你”復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度隨熱解炭厚度的增加其值有先增加后減小的趨勢(shì)（PyC的厚度在0-150nm的范圍內(nèi)），當(dāng)界面層厚度約為60nm時(shí)達(dá)到最大