高絕緣碳化硅纖維增強陶瓷基復(fù)合材料的制備與性能研究
發(fā)布時間：2021-01-28 06:26
碳化硅纖維增強陶瓷基復(fù)合材料具有抗高溫氧化、高比強度和高韌性的特點,是航空航天領(lǐng)域理想的候選材料。利用具有不同電性能的碳化硅纖維制備陶瓷基復(fù)合材料,可以滿足飛行器服役環(huán)境的多種電磁性能要求。本文以高絕緣碳化硅纖維布為增強體,經(jīng)浸涂法制備La2O3涂層,浸漬陶瓷懸浮液獲得陶瓷預(yù)制體;基于先驅(qū)體浸漬燒結(jié)法,壓力浸滲BN、Al2O3、Na2O·nSiO2與高嶺土漿料（BANS）,疊壓并固化燒結(jié)制備了SiCf/BANS復(fù)合材料。研究了La2O3涂層的制備工藝,探究涂層對纖維抗氧化性能的影響;通過基體的相組成與微觀形貌,提出基體的形成機理;測試了復(fù)合材料的力學性能與介電性能,分析纖維對材料性能的影響并提出涂層的作用機理;探討復(fù)合材料的高溫抗氧化性能,提出相應(yīng)的增強機理與纖維損傷機理,具體結(jié)論如下:（1）涂層制備工藝的研究表明,經(jīng)4wt%的La（CH2COOH）3
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同類型SiC纖維在大氣中10h熱處理后的拉伸強度（左）；1673K×10h熱處理后纖維截面（右a）與其中氣孔的放大圖（右b）
強界面結(jié)合可以傳遞載荷，從而提升復(fù)合材料的強度[12, 19]。圖 1.2 為弱界面結(jié)合以及強界面結(jié)合時纖維與基體間的裂紋偏轉(zhuǎn)示意圖[19]。如圖1.2(a)所示，纖維與基體間以強界面結(jié)合，基體與纖維間的結(jié)合力較強，不易脫粘。當基體中的裂紋拓展到纖維界面時，裂紋會在界面層中出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，分散為多個細小的短裂紋，由于短裂紋較為細小，基體可以承受的裂紋密度大大提升，從而可以允許基體材料的多次開裂。一方面，界面層的大量細小裂紋間產(chǎn)生的多層摩擦以及基體的多次開裂都能增
相比于 PyC 涂層，SiC 涂層與 BN 涂層具有較好的高溫抗氧化性能，高溫時能夠長時間保持性能，從而降低高溫氧化氣氛對纖維的損傷[18]。Liu 等[25]通過 CVD 工藝在碳化硅纖維表面制備了一層 SiC 界面層（如圖 1.3），并通過 PIP 法制備了 SiCf/SiC 復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn) SiC 涂層的引入有效的提升了復(fù)合材料的抗彎強度，且復(fù)合材料的斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CVI-PIP法制備連續(xù)纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料的研究[J]. 曹靜,王永鋒. 鑄造技術(shù). 2015(02)
[2]氧化物/氧化物陶瓷基復(fù)合材料的研究進展[J]. 王義,劉海韜,程海峰,王軍. 無機材料學報. 2014(07)
[3]以新型先驅(qū)體浸漬裂解制備SiC/SiC復(fù)合材料彎曲性能研究[J]. 羅征,周新貴,余金山,王飛. 稀有金屬材料與工程. 2013(S1)
[4]天線罩用寬頻透波材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 余娟麗,陳磊,呂毅,趙英民,裴雨辰. 宇航材料工藝. 2013(02)
[5]Dielectric and Electromagnetic Wave Absorbing Properties of Two Types of SiC Fibres with Different Compositions[J]. Fang Ye,Litong Zhang,Xiaowei Yin,Yongsheng Liu,Laifei Cheng. Journal of Materials Science & Technology. 2013(01)
[6]凝膠自蔓延燃燒法制備納米La2O2CO3粉體[J]. 張海瑞,儲剛. 中國粉體技術(shù). 2011(05)
[7]水玻璃的固化機理及其提高耐水性途徑分析[J]. 康永. 陶瓷科學與藝術(shù). 2011(03)
[8]SiCf/SiO2復(fù)合材料的制備及界面層對其力學性能的影響[J]. 張標,周萬城,于威,羅發(fā),丁冬海,朱冬梅. 精細化工. 2010(11)
[9]2.5維碳化硅纖維增強碳化硅復(fù)合材料的力學性能（英文）[J]. 于新民,周萬城,鄭文景,羅發(fā). 硅酸鹽學報. 2008(11)
[10]短切SiC纖維對LAS玻璃陶瓷復(fù)合材料性能的影響[J]. 李玉琴,羅發(fā),李鵬,朱冬梅,周萬城,林曉秋. 材料導(dǎo)報. 2008(06)
碩士論文
[1]鈉水玻璃耐高溫膠粘劑的研究及工程應(yīng)用[D]. 胡文壘.華南理工大學 2011
本文編號：3004511
【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同類型SiC纖維在大氣中10h熱處理后的拉伸強度（左）；1673K×10h熱處理后纖維截面（右a）與其中氣孔的放大圖（右b）
強界面結(jié)合可以傳遞載荷，從而提升復(fù)合材料的強度[12, 19]。圖 1.2 為弱界面結(jié)合以及強界面結(jié)合時纖維與基體間的裂紋偏轉(zhuǎn)示意圖[19]。如圖1.2(a)所示，纖維與基體間以強界面結(jié)合，基體與纖維間的結(jié)合力較強，不易脫粘。當基體中的裂紋拓展到纖維界面時，裂紋會在界面層中出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，分散為多個細小的短裂紋，由于短裂紋較為細小，基體可以承受的裂紋密度大大提升，從而可以允許基體材料的多次開裂。一方面，界面層的大量細小裂紋間產(chǎn)生的多層摩擦以及基體的多次開裂都能增
相比于 PyC 涂層，SiC 涂層與 BN 涂層具有較好的高溫抗氧化性能，高溫時能夠長時間保持性能，從而降低高溫氧化氣氛對纖維的損傷[18]。Liu 等[25]通過 CVD 工藝在碳化硅纖維表面制備了一層 SiC 界面層（如圖 1.3），并通過 PIP 法制備了 SiCf/SiC 復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn) SiC 涂層的引入有效的提升了復(fù)合材料的抗彎強度，且復(fù)合材料的斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CVI-PIP法制備連續(xù)纖維增韌碳化硅基復(fù)合材料的研究[J]. 曹靜,王永鋒. 鑄造技術(shù). 2015(02)
[2]氧化物/氧化物陶瓷基復(fù)合材料的研究進展[J]. 王義,劉海韜,程海峰,王軍. 無機材料學報. 2014(07)
[3]以新型先驅(qū)體浸漬裂解制備SiC/SiC復(fù)合材料彎曲性能研究[J]. 羅征,周新貴,余金山,王飛. 稀有金屬材料與工程. 2013(S1)
[4]天線罩用寬頻透波材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 余娟麗,陳磊,呂毅,趙英民,裴雨辰. 宇航材料工藝. 2013(02)
[5]Dielectric and Electromagnetic Wave Absorbing Properties of Two Types of SiC Fibres with Different Compositions[J]. Fang Ye,Litong Zhang,Xiaowei Yin,Yongsheng Liu,Laifei Cheng. Journal of Materials Science & Technology. 2013(01)
[6]凝膠自蔓延燃燒法制備納米La2O2CO3粉體[J]. 張海瑞,儲剛. 中國粉體技術(shù). 2011(05)
[7]水玻璃的固化機理及其提高耐水性途徑分析[J]. 康永. 陶瓷科學與藝術(shù). 2011(03)
[8]SiCf/SiO2復(fù)合材料的制備及界面層對其力學性能的影響[J]. 張標,周萬城,于威,羅發(fā),丁冬海,朱冬梅. 精細化工. 2010(11)
[9]2.5維碳化硅纖維增強碳化硅復(fù)合材料的力學性能（英文）[J]. 于新民,周萬城,鄭文景,羅發(fā). 硅酸鹽學報. 2008(11)
[10]短切SiC纖維對LAS玻璃陶瓷復(fù)合材料性能的影響[J]. 李玉琴,羅發(fā),李鵬,朱冬梅,周萬城,林曉秋. 材料導(dǎo)報. 2008(06)
碩士論文
[1]鈉水玻璃耐高溫膠粘劑的研究及工程應(yīng)用[D]. 胡文壘.華南理工大學 2011
本文編號：3004511
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