先驅(qū)體轉(zhuǎn)化Si-C-O一維材料和Si-Ti-B-C二維材料的高溫環(huán)境性能研究.pdf

1、碳化硅(SiC)材料具有良好化學穩(wěn)定性、機械性能以及優(yōu)異的耐高溫性能，是應用于高溫、腐蝕性等惡劣環(huán)境的首選材料。鑒于SiC低維材料在高溫領域的廣闊應用前景，本文以兩種典型先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備高溫結構功能材料——SiC一維(Hi-Nicalon纖維)及二維材料(Si-Ti-B-C薄膜)為研究對象，對其高溫環(huán)境性能進行研究。
　　 本文研究了高溫空氣和航空發(fā)動機模擬環(huán)境(PH2O∶O2∶Ar=14∶8∶78 kPa)對Hi-Nicalo

2、n纖維的力學性能與微結構的影響，揭示了動力學因素影響下纖維拉伸強度及微結構的演變。其次，探索了Si-Ti-B-C薄膜的最佳制備工藝，并對其高溫惰性環(huán)境中的結構性能演變進行研究。主要研究內(nèi)容與結果如下：
　　 1、將Hi-Nicalon單絲纖維在1200℃空氣及航空發(fā)動機模擬環(huán)境下進行了1-100h退火處理，并對退火后的纖維進行了室溫殘余拉伸強度測試和微結構表征。結果表明：隨著退火時間延長，水氧氣氛中退火處理的纖維室溫殘余拉伸強度

3、平緩下降。相同退火時間，水氧環(huán)境下退火的纖維比空氣中具有較高的強度保持率。退火處理前后的Hi-Nicalon纖維均為典型的非晶脆性斷裂模式，退火1-5h水氧環(huán)境退火的纖維斷裂主要由內(nèi)部缺陷引起，而空氣中多位于纖維表面。隨退火時間增加，兩者由芯部/表面氧化層界面裂紋導致斷裂的比例逐漸增大。纖維芯部與氧化層的熱失配顯著導致的界面結合力逐步下降及氧化層厚度增大導致的纖維有效承載截面減小，是纖維拉伸強度下降的重要影響因素。
　　 2、用

4、物理共混的方法將氮化鈦(TiN)、硼(B)納米粉引入原料PCS中，經(jīng)探索改進薄膜的摻雜、氧化交聯(lián)及預燒工藝，制得了性能優(yōu)良的Si-Ti-B-C自由薄膜。對薄膜進行了惰性氣氛下1500℃、1600℃、1700℃保溫1h的高溫退火處理實驗。結果表明隨著退火溫度升高，薄膜硬度平緩下降，在1700℃上保溫1h仍具有較高的硬度。相較而言，1600℃退火處理1h的Si-C-O薄膜已發(fā)生嚴重粉化。由于Si-Ti-B-C薄膜具有較低的氧含量，并且異質(zhì)元