本文關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料制備新工藝及其性能研究

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【摘要】：多孔陶瓷作為陶瓷材料的一種,具有良好的電、磁、熱、光及生物等性能,作為功能陶瓷被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、能源、航空航天、冶金、石油化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。多孔陶瓷的制備方法種類(lèi)繁多,其中許多方法對(duì)工藝技術(shù)及原料要求較高,不利于多孔陶瓷的工業(yè)化生產(chǎn),同時(shí)多孔陶瓷相對(duì)較差的力學(xué)性能也制約其進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。因此,開(kāi)發(fā)出工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的多孔陶瓷制備工藝并提高多孔陶瓷的力學(xué)性能十分必要。本文采用酚醛樹(shù)脂和碳纖維作為原料,在先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法的基礎(chǔ)上,制備了SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料材料,通過(guò)特殊的工藝途徑,引入不同體積百分比的短切碳纖維作為增強(qiáng)體,研究了纖維體積百分比對(duì)SiC多孔陶瓷孔隙率、力學(xué)性能及微觀(guān)形貌的影響；采用三點(diǎn)彎曲(TPB)法、單邊缺口梁(SENB)法對(duì)短切纖維增韌的SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析；采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)其微觀(guān)形貌進(jìn)行表征與分析。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料的孔隙率隨纖維含量增加而增大,體密度隨纖維含量的增加而減小,其孔隙率最高可達(dá)64.54%。在力學(xué)性能測(cè)試中,發(fā)現(xiàn)在加載過(guò)程中,短切纖維可以通過(guò)纖維脫粘、纖維斷裂、纖維拔出等增韌機(jī)理,起到增強(qiáng)SiC多孔陶瓷力學(xué)性能的效果。材料的彎曲強(qiáng)度與斷裂韌性隨纖維含量的增加呈先增大后減小的趨勢(shì),這是纖維含量與孔隙率變化共同作用所致,當(dāng)纖維含量為18wt.%時(shí),SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度及斷裂韌性同時(shí)達(dá)到最大值,分別為5.83MPa與0.35MPa.m1/2。短切纖維增韌的SiC多孔陶瓷基復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的韌性,其斷裂功可達(dá)333J/m2。增加Si含量可提高纖維與陶瓷基體間結(jié)合強(qiáng)度,使材料強(qiáng)度得到提升,但殘余Si的存在會(huì)對(duì)材料的韌性造成極大影響。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ174.6;TB33

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