SiC顆粒預(yù)處理及SiCp-A390復(fù)合材料的界面特征研究.pdf

1、SiCp/A390復(fù)合材料具有輕質(zhì)、低膨脹、高的比強(qiáng)度等優(yōu)良性能，成為航空、航天及裝配制造業(yè)精密結(jié)構(gòu)件。SiC顆粒形態(tài)及表面狀態(tài)對SiCp/A390復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)及性能起到至關(guān)重要作用。
　　論文采用高溫氧化、稀HCl浸洗、飽和NaOH浸洗、高能球磨四種方式對SiC顆粒進(jìn)行預(yù)處理；利用粉末冶金法制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的SiCp/A390復(fù)合材料試樣，并對其進(jìn)行固溶+時(shí)效處理。利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍

2、射儀(XRD)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、X射線光電子譜(XPS)、詳細(xì)表征預(yù)處理前后 SiCp的微觀形貌、表面物質(zhì)的化學(xué)狀態(tài)、復(fù)合材料的微觀組織及界面結(jié)構(gòu)；采用萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備檢測了復(fù)合材料的力學(xué)性能；分析了預(yù)處理對復(fù)合材料微觀組織及性能的影響。研究結(jié)果表明：SiCp經(jīng)HCl或飽和 NaOH浸洗后，顆粒表面干凈，但顆粒依然呈尖角狀的多面體，酸或堿浸洗僅起清洗作用；高能球磨后 SiCp表面形貌無明顯變化，絮狀小顆粒變得更加細(xì)小。

3、高溫氧化處理使 SiCp尖角狀邊緣鈍化，且 SiCp表面有致密的SiO2層形成。四種預(yù)處理方式中高溫焙燒處理后的 SiCp在 SiCp/A390復(fù)合材料組織中分布最為均勻，界面結(jié)合最佳，性能最好；其抗拉強(qiáng)度達(dá)到310 MPa，比原始態(tài)的SiCp/A390復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度提高了39%；伸長率則由原始態(tài)的1.524%提高到1.950%，提高了0.426%；實(shí)測密度達(dá)到2.6863 g/cm3。
　　分析了SiCp高溫氧化后表面氧化層

4、及復(fù)合材料界面反應(yīng)層形成的熱力學(xué)機(jī)理；研究了 SiCp的氧化行為；建立了 SiCp的氧化動力學(xué)模型；構(gòu)建了理想條件下 SiC顆粒表面氧化層厚度計(jì)算模型，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；闡明了高溫氧化態(tài)SiCp/A390復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)的演變機(jī)制。
　　SiCp的氧化行為研究表明：SiCp的氧化熱力學(xué)顯示SiC與O2的相關(guān)氧化反應(yīng)在不考慮速率的情況下是可自發(fā)進(jìn)行的。SiCp的氧化反應(yīng)分為前期和后期，前期的氧化速度主要由 SiC與 O2的化學(xué)反應(yīng)速