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
王玲玲
,
马文闵
,
嵇阿琳
,
崔红
,
闫联生
,
黄剑
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.007
以准三维针刺碳纤维预制体,经化学气相渗透(CVI)法制备了4种密度的C/C多孔体,利用先驱体浸渍裂解法(PIP)制备了C/C SiC复合材料,研究了C/C多孔体对C/C SiC复合材料制备和最终性能的影响.结果表明:C/C多孔体密度越低,最终得到的C/C SiC复合材料开孔隙率及SiC含量较高.SiC的存在使C/C SiC材料具有较高的弯曲强度,纤维和基体界面也是影响弯曲强度的关键因素,其中密度为1.35g/cm3的C/C多孔体所制备的C/C SiC复合材料纤维和基体之间形成较好的结合界面,其弯曲强度最大.同时,SiC含量增加可显著提高C/C SiC复合材料的抗烧蚀性能.
关键词:
C/C多孔体
,
C/C SiC复合材料
,
弯曲性能
,
抗烧蚀
吴玲
材料导报
C/C-SiC复合材料是高速制动材料的优良候选材料.摩擦磨损性能是衡量制动材料的主要性能指标,也是制约材料进一步应用的主要因素.主要从材料微观结构和成分以及工况条件对C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能的影响两方面阐述了C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的研究现状;分析了影响C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能的主要材料因素和工况条件;讨论了各自影响机制;并提出了进一步提高C/C-SiC复合材料摩擦磨损性能和使役安全所需解决的问题.
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
微观结构
,
工况条件
,
摩擦磨损性能
张响
,
陈招科
,
熊翔
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.03.001
采用刷涂-烧结法,分别在C/C-SiC复合材料和C/C复合材料表面制备了ZrB2基陶瓷复合涂层.利用EDS,SEM分析陶瓷涂层的成分及微观形貌,通过对比C/C-SiC基体和C/C基体的表面涂层,对C/C-SiC基体表面涂层的高温烧结机理进行了探究.结果表明:高温下C/C-SiC基体中的硅组元会溢出,造成样品质量损失;同时,溢出的硅组元能渗入到陶瓷涂层中,形成了以硅为主要黏结相,ZrB2等陶瓷相弥散分布的陶瓷涂层;与C/C基体相比,硅组元的溢出能有效促进涂层与基体之间的界面结合.在对基体进行预处理的基础上,采用低温真空脱胶,高温常压烧结,能够制备出结构致密、无裂纹并与基体结合牢固的ZrB2基陶瓷涂层.
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
ZrB2
,
陶瓷涂层
,
刷涂法
代吉祥
,
沙建军
,
张兆甫
,
李建
,
韦志强
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.2.013
对未处理和不同温度(600℃,900℃,1200℃和1500℃)热处理的纤维增强树脂基复合材料(CFRP)进行裂解,获得不同微裂纹和子隙分布的C/C预制体,用液硅熔渗法(LSI)制备C/C-SiC复合材料.采用单边切口梁法(SENB)测试C/C-SiC复合材料的断裂韧度,分析纤维热处理温度对C/C-SiC复合材料微观形貌和断裂韧度的影响机理.结果表明:对碳纤维进行热处理能够有效改变C/C预制体的裂纹和孔隙分布,通过液Si熔渗可以制备不同微观组织结构的C/C-SiC复合材料,经热处理纤维增强的C/C-SiC复合材料中SiC基体增多,包裹在C纤维表面且分布较为均匀,同时C/C-SiC复合材料的断裂韧度提高,经1200℃热处理的碳纤维增强的C/C-SiC复合材料断裂韧度达到7.9MPa·m1/2,与未处理的相比,断裂韧度提高了53％.
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
热处理
,
微观结构
,
断裂韧度
谢军波
,
方国东
,
陈振
,
梁军
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151123.002
为研究针刺C/C-SiC复合材料的剪切损伤行为，首先，进行了面内剪切加卸载实验，并利用 SEM对复合材料的剪切破坏形貌进行了观测；然后，建立了一种塑性与损伤相结合的非线性本构模型描述复合材料的非线性力学行为，以幂函数描述等效塑性应变与等效应力的关系；最后，基于剪切强度的Weibull分布规律提出了一种指数型损伤变量表征剪切刚度的退化，并通过实验数据拟合得到模型中的参数。结果表明：复合材料在卸载后存在明显的残余应变，卸载模量随载荷的增加不断降低，表现出明显的剪切非线性特征；大量无纬布纤维束和纤维单丝拔出，且易在针刺部位发生破坏；由于针刺部位等缺陷的不规律分布，剪切强度存在一定的分散性，符合指数型 Weibull统计分布规律；复合材料的剪切非线性主要由基体开裂和纤维/基体界面脱粘等内部损伤引起，从宏观上可以解释为塑性变形和刚度性能折减。所得结论表明本构模型能够很好地表征 C/C-SiC 复合材料的面内剪切非线性行为。
关键词:
针刺
,
C/C-SiC复合材料
,
剪切
,
塑性
,
损伤
,
本构模型
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
刘跃
,
付前刚
,
李贺军
,
李关美
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2016.02.06
采用反应熔渗法（ RMI）制备了C／C-SiC复合材料，对比研究了不同密度 C／C 预制体所制备 C／C-SiC 复合材料在1500℃静态空气环境中抗氧化性能和1500℃?室温抗热震性能，借助X射线衍射分析仪（ XRD）与扫描电子显微镜（ SEM）对C／C-SiC复合材料的相组成及微观形貌进行了分析。结果表明，密度为1.0 g／cm3的C／C复合材料孔径分布在10～100μm范围，有利于液相Si的渗入，进而可获得高致密度的C／C-SiC复合材料；而密度为1.7 g／cm3的C／C复合材料因孔径太小（＜10μm），不利于Si熔体的渗入，仅能在C／C复合材料表面形成SiC涂层。由于C／C复合材料与SiC的热膨胀系数不同，在氧化和热震试验过程易造成SiC涂层开裂，致使用密度为1.7 g／cm3的C／C预制体制备的C／C-SiC复合材料抗氧化与抗热震性能下降。而密度为1.0 g／cm3的C／C预制体制备的复合材料内部致密的SiC基体与低密度C／C复合材料形成镶嵌界面，有效缓解热膨胀系数不匹配而造成的缺陷，从而具有优异的抗氧化和抗热震性能。
关键词:
C/C-SiC复合材料
,
反应熔渗
,
抗氧化性能
,
抗热震性能
田聪
,
成来飞
,
栾新刚
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2013.12622
通过分析失重率、显微形貌变化讨论了原子氧辐照对C/C复合材料以及SiC基体改性C/C复合材料(C/C-SiC)的损伤机制；并通过热膨胀系数(CTE)、热扩散率(TD)以及弯曲强度等性能的变化,进一步讨论了原子氧辐照损伤对材料热物理及力学性能影响.结果表明,C/C复合材料受原子氧辐照损伤是物理化学综合作用,属于冲击诱发-增强表面化学刻蚀；SiC组元表现出良好的抗原子氧侵蚀性能,阻碍了原子氧向材料内部侵蚀,但是SiC组元在更长时间辐照后出现机械破损；C/C复合材料在原子氧辐照下失重率呈线性增加,而C/C-SiC复合材料失重率小于C/C复合材料且增长幅度越来越小；C/C复合材料和C/C-SiC复合材料的整体结构性能在辐照损伤后发生了一定变化.
关键词:
C/C复合材料
,
C/C-SiC复合材料
,
原子氧
