PIP及RMI法制備C-C-SiC復(fù)合材料過(guò)程及其性能研究.pdf

1、隨著航天航空工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)適用于極端苛刻工作環(huán)境下的高性能材料需求十分迫切，提高復(fù)合材料的綜合性能十分必要，包括材料的力學(xué)性能、抗氧化性能等。本文采用先驅(qū)體浸漬裂解法(Polymer Impregnation Pyrolysis，PIP法)、反應(yīng)熔體浸滲法(ReactiveMelt Infiltration，RMI法)在C/C坯體的基體和表面引入SiC陶瓷，制備出了一定密度的C/C-SiC復(fù)合材料。對(duì)PIP法所選用的先驅(qū)體原料聚碳硅

2、烷(PcS)的高溫陶瓷化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，在此基礎(chǔ)上，對(duì)PIP法制備的C/C-SiC復(fù)合材料以及PIP法和RMI法復(fù)合所制備的C/C-SiC復(fù)合材料的顯微組織結(jié)構(gòu)、物相組成、力學(xué)性能、抗氧化性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　采用TG-DTA、FTIR、XRD、SEM以及EDS等現(xiàn)代分析檢測(cè)手段分析了PCS在從室溫至2000℃內(nèi)不同階段所裂解產(chǎn)生的氣體、固體產(chǎn)物，通過(guò)研究形貌、物相組成、顯微結(jié)構(gòu)等一系列的變化分析PCS的高溫陶瓷化機(jī)理。

3、結(jié)果表明PCS的裂解是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)歷小分子及溶劑的揮發(fā)、化學(xué)鍵的斷裂，發(fā)生有機(jī)無(wú)機(jī)轉(zhuǎn)變以及結(jié)晶長(zhǎng)大。
　　以PCS為先驅(qū)體通過(guò)PIP法制備C/C-SiC復(fù)合材料，該復(fù)合材料表面出現(xiàn)厚度約為25-30μm的SiC層，由PIP工藝引入的SiC陶瓷主要存在于不同排布方向的纖維束之間的空隙。C/C-SiC復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的假塑性斷裂行為，平均最大載荷為205N，平均橫向斷裂強(qiáng)度為185.8MPa。在1400℃下靜態(tài)氧化一個(gè)

4、小時(shí)后，樣品的平均質(zhì)量損失率為4.8％，樣品表面存在著厚度約為30μm的陶瓷層，表面堆砌著許多光滑的SiO2小顆粒，對(duì)材料內(nèi)部起到氧化防護(hù)作用。
　　采用PIP法和RMI法的混合工藝制備C/C-SiC復(fù)合材料，其中PIP法以PCS為先驅(qū)體。所得復(fù)合材料表面出現(xiàn)厚度約為90μm的SiC層，復(fù)合材料內(nèi)部較PIP法制備的C/C-SiC復(fù)合材料更為致密?；旌瞎に囁苽涞腃/C-SiC復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的脆性斷裂行為，平均最大載荷為112N