SiBCN陶瓷由于具有較好的耐高溫性和抗氧化性,是有著良好應(yīng)用前景的一種防熱材料。由于SiBCN陶瓷具備一般陶瓷材料普遍都具有的脆性,所以需要加入碳纖維對其進(jìn)行增韌。由于碳纖維表面惰性較大,與陶瓷基體的結(jié)合強(qiáng)度不高,所以碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料在破壞時(shí)容易發(fā)生纖維脫粘的現(xiàn)象。因此,本文確定了對碳纖維用SiC納米線進(jìn)行表面改性處理,制備Cf-SiC_nws/SiBCN復(fù)合材料的研究思路。本文采用化學(xué)氣相沉積法,在碳纖維表面生長出SiC納米線,以實(shí)現(xiàn)對碳纖維的表面改性。研究發(fā)現(xiàn),納米線由β-SiC單晶構(gòu)成。通過改變反應(yīng)溫度可以實(shí)現(xiàn)控制生長出的納米線的長度,1000°C時(shí)生長出的納米線長度約為2⁴μm,1100°C時(shí)生長出的納米線長度約為20μm。由于1000°C下生長出的納米線長度過短,因此選擇1100°C下改性的碳纖維編織體作為增強(qiáng)體。利用聚合物浸漬裂解法,在1400°C的裂解溫度下制得Cf/SiBCN和Cf-SiC_nws/SiBCN復(fù)合材料。浸漬裂解循環(huán)次數(shù)從0次到10次時(shí),改性后的復(fù)合材料材料的密度由0.28g/cm

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高溫材料在飛行器中的應(yīng)用針對高超聲速飛行器的工作歷程，考慮到飛行器在長時(shí)間飛行以及跨大氣

圖 1-2 連續(xù)纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷微結(jié)構(gòu)，為了改善復(fù)合材料中碳纖維與陶瓷基體之間的界面結(jié)合強(qiáng)料與碳纖維增強(qiáng)體進(jìn)行改性處理。由于對陶瓷材料進(jìn)行改性雜，而改性后能夠起到的效果也相對較小，因此普遍應(yīng)用對性的方法來增強(qiáng)兩者的結(jié)合強(qiáng)度[29]。對碳纖維增強(qiáng)體進(jìn)行纖維表面附著納米材料的手段進(jìn)行，即將納米材料錨固在碳纖維與陶瓷基體之間形成界面結(jié)合的時(shí)候能夠?qū)⒓{米材料包內(nèi)部，在材料破壞時(shí)不容易發(fā)生脫粘的現(xiàn)象。對碳纖維進(jìn)行要有化學(xué)氣相沉積法和化學(xué)接枝法這兩種。氣相沉積法是直接在纖維表面生長納米管或納米線來改性用化學(xué)氣相沉積法改性纖維，可以將納米線、納米管或者納的表面，形成較大的比表面積的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增大纖維與基體并改善纖維表面潤濕性，以實(shí)現(xiàn)增加機(jī)體與纖維之間界面結(jié)管化學(xué)氣相沉積的方法大體上可以分為兩步：首先針對要生管來選擇合適的催化劑對纖維表面進(jìn)行預(yù)處理；然后再選擇

圖 1-3 碳納米管接枝改性碳纖維示意圖碳納米管和碳納米纖維等屬于一維的納米材料，在進(jìn)行改性時(shí)很容易發(fā)互纏繞，影響材料的微觀結(jié)構(gòu)。相比之下，二維納米材料如石墨烯等則不現(xiàn)這類狀況，而且其比表面積更大，是比一維納米改性材料更為理想的改料。氧化石墨烯具有良好的潤濕性、較大的比表面積和優(yōu)異的力學(xué)性能，成為了一種復(fù)合材料領(lǐng)域理想的分層強(qiáng)化材料。目前，將氧化石墨烯接枝纖維的表面，以實(shí)現(xiàn)對碳纖維的表面改性的相關(guān)研究以有報(bào)道。宋英等人[59]利用“Grafting-to”化學(xué)修飾法制備出了氧化石墨烯接枝改纖維的新型復(fù)合增強(qiáng)體。利用氧化石墨烯來對碳纖維進(jìn)行接枝改性后制得料，性能有了大幅度的提升。其拉伸強(qiáng)度增加了 7.8%，表面粗糙度提升66%。用這種增強(qiáng)體材料制得的復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度增加了 111.7%。東等人[60]分別采用常規(guī)方法和超臨界方法兩種方法在碳纖維表面接枝聚亞胺制得的復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度分別提高了 53%和 82%。Juan Chen 等61]利用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷作偶聯(lián)劑，在玻璃纖維表面接枝氧化石墨烯制備出氧化石墨烯改性玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料。改性后的玻璃纖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不同硼含量的陶瓷前驅(qū)體聚硼硅氮烷結(jié)構(gòu)與性能的研究[J]. 滕雅娣,黃鑫龍.  功能材料. 2016(05)
[2]先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備硅硼碳氮陶瓷的結(jié)構(gòu)與性能[J]. 楊露姣,張穎,程璇.  化學(xué)進(jìn)展. 2016(Z2)
[3]SiBCN陶瓷的抗氧化性能[J]. 張宗波,曾凡,劉偉,羅永明,徐彩虹.  宇航材料工藝. 2012(02)
[4]氧化石墨烯接枝碳纖維新型增強(qiáng)體的制備與表征[J]. 劉秀影,宋英,李存梅,王福平.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2011(11)
[5]PAN基炭纖維經(jīng)濟(jì)規(guī)模分析[J]. 夏春霞,閆亞明,鄧蜀平,白光君,蔣云峰,宋惠森,王鈺.  新型炭材料. 2001(04)

碩士論文
[1]SPS燒結(jié)Graphene/SiBCN陶瓷及其高溫性能[D]. 李達(dá)鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]MA SiBCN陶瓷的高溫氧化規(guī)律與機(jī)理[D]. 洪于喆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：2984118