曹宇
,
刘荣军
,
曹英斌
,
龙宪海
,
严春雷
,
张长瑞
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.07.004
三维针刺碳毡经化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration, CVI）增密制备C/C素坯，通过气相渗硅（Gaseous Silicon Infiltration, GSI）制备C/C-SiC复合材料。研究素坯密度与CVI C层厚度及素坯孔隙率的变化规律，并分析素坯密度对C/C-SiC复合材料力学性能、热学性能的影响。结果表明：随着素坯密度增大，CVI C层变厚，孔隙率减小；C/C-SiC复合材料中残C量随之增大，残余Si量随之减小，SiC先保持较高含量（体积分数约40%），随后迅速降低，C/C-SiC复合材料密度逐渐减小，力学性能先增大后减小，而热导率及热膨胀系数降低至平稳。当素坯密度为1.085g/cm3时，复合材料力学性能最好，弯曲强度可达308.31MPa，断裂韧度为11.36MPa·m1/2。研究发现：素坯孔隙率较大时，渗硅通道足够，残余硅多，且CVI C层较薄，纤维硅蚀严重，C/C-SiC复合材料力学性能低；素坯孔隙率较小时，渗硅通道很快阻塞，Si和SiC含量少，而闭孔大且多，C/C-SiC复合材料力学性能也不高。
关键词:
C/C素坯
,
气相渗硅
,
C/C-SiC
,
CVI C
,
力学性能
王静
,
曹英斌
,
刘荣军
,
张德坷
,
严春雷
材料导报
C/C-SiC复合材料具有轻质、高模、高热导率、低热膨胀系数、高温抗氧化等优异性能,是很好的高温结构材料.从C纤维的涂层保护、C/C多孔体的优化设计、反应烧结渗硅3个方面概述了C/C-SiC复合材料的反应烧结工艺制备过程；综述了C/C-SiC复合材料在航空航天、空间光学系统、刹车制动等领域的相关应用进展；展望了C/C-SiC复合材料制备工艺和应用方面的发展趋势.
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
反应烧结
,
液相渗硅
,
气相渗硅
刘荣军
,
曹英斌
,
龙宪海
,
杨会永
,
曹宇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151228.002
界面改性涂层对调节复合材料的力学性能起到重要作用。特别是在气相渗硅(GSI)制备 Cf/SiC复合材料时,合适的界面改性涂层一方面保护C纤维不受 Si反应侵蚀,另一方面调节 C 纤维和 SiC 基体的界面结合状况。通过在3D-C纤维预制件中制备先驱体浸渍-裂解(PIP)SiC涂层来进行界面改性,研究了 PIP-SiC涂层对 GSI Cf/SiC复合材料力学性能的影响。结果表明：无涂层改性的 GSI Cf/SiC复合材料力学性能较差,呈现脆性断裂特征,其弯曲强度、弯曲模量和断裂韧性分别为87.6 MPa、56.9 GPa 和2.1 MPa·m1/2。具有 PIP-SiC 界面改性涂层的Cf/SiC复合材料力学性能得到改善,PIP-SiC涂层改性后,GSI Cf/SiC 复合材料的弯曲强度、弯曲模量和断裂韧性随着PIP-SiC周期数的增加而降低,PIP-SiC为1个周期制备的 GSI Cf/SiC复合材料的力学性能最高,其弯曲强度、弯曲模量、断裂韧性分别为185.2 MPa、91.1 GPa 和5.5 MPa·m1/2。PIP-SiC 界面改性涂层的作用机制主要体现在载荷传递和“阻挡”Si的侵蚀2个方面。
关键词:
先驱体浸渍-裂解
,
SiC
,
界面改性
,
气相渗硅
,
Cf/SiC
曹宇
,
刘荣军
,
曹英斌
,
龙宪海
,
严春雷
,
张长瑞
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.07.004
三维针刺碳毡经化学气相渗透(Chemical Vapor Infiltration,CVI)增密制备C/C素坯,通过气相渗硅(Gaseous Sil-icon Infiltration,GSI)制备C/C-SiC复合材料.研究素坯密度与CVI C层厚度及素坯孔隙率的变化规律,并分析素坯密度对C/C-SiC复合材料力学性能、热学性能的影响.结果表明:随着素坯密度增大,CVI C层变厚,孔隙率减小;C/C-SiC复合材料中残C量随之增大,残余Si量随之减小,SiC先保持较高含量(体积分数约40％),随后迅速降低,C/C-SiC复合材料密度逐渐减小,力学性能先增大后减小,而热导率及热膨胀系数降低至平稳.当素坯密度为1.085g/cm3时,复合材料力学性能最好,弯曲强度可达308.31MPa,断裂韧度为11.36MPa·m1/2.研究发现:素坯孔隙率较大时,渗硅通道足够,残余硅多,且CVI C层较薄,纤维硅蚀严重,C/C-SiC复合材料力学性能低;素坯孔隙率较小时,渗硅通道很快阻塞,Si和SiC含量少,而闭孔大且多,C/C-SiC复合材料力学性能也不高.
关键词:
C/C素坯
,
气相渗硅
,
C/C-SiC
,
CVI C
,
力学性能
王洪磊
,
周新贵
,
于海蛟
,
赵爽
,
罗征
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.11.002
以国产KD-1型SiC纤维为增强体,采用化学气相沉积和酚醛树脂浸渍裂解获得两种碳源的多孔SiCf/C,通过气相渗硅工艺制备了KD-1 SiCf/SiC复合材料,对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究.结果表明:不同碳源的多孔SiCf/C,经过气相渗硅得到SiCf/SiC复合材料的断裂韧性相差较大,分别为12.9,2.0MPa·m1/2.而对于酚醛树脂浸渍裂解制备的高孔隙率SiCf/C中间体,经过气相渗硅得到SiCf/SiC复合材料的密度及力学性能明显高于由低孔隙率SiCf/C得到的SiCf/SiC复合材料.
关键词:
SiCf/SiC
,
气相渗硅
,
化学气相沉积
周清
,
董绍明
,
丁玉生
,
张翔宇
,
王震
,
黄政仁
,
江东亮
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.06.026
在1650℃气相渗硅(Vapor Silicon Infiltration-VSI)制备了3D碳纤维增强SiC基复合材料(Cf/SiC),其密度约为1.85g/cm3.当C/SiC界面涂层存在时,气相渗硅Cf/SiC强度为239.5MPa;而无界面涂层存在时,Cf/SiC弯曲强度大幅下降,约为67.4MPa.无界面涂层保护时,气相渗硅过程中纤维与硅蒸气发生反应,使得纤维硅化,造成材料性能下降.纤维表面沉积的C/SiC涂层,不仅保护纤维,避免被硅侵蚀,而且具有弱化界面、偏转裂纹等作用,复合材料的断裂功得到显著提高.将气相渗硅温度提高到1700℃后,有界面涂层存在情况下Cf/SiC复合材料密度显著提高,达到2.25g/cm3,强度基本与1650℃时相当.
关键词:
Cf/SiC
,
气相渗硅
,
界面
