陶瓷基复合材料进展

陶瓷基复合材料是性能优异的高温结构材料,可在很大程度上解决陶瓷的脆性问题。本文就陶瓷的增韧机理、基体材料和增强增韧纤维的选择,复合材料的制造工艺,以及陶瓷基复合材料的发展过程、现状和发展趋势作了较全面的介绍,并指出了要它应用于实践所需解决的问题。     

晶须增强氮化硅陶瓷自生复合材料

本文提出了两种制备氮化硅陶瓷自生复合材料的方法:以氟化钙为添加剂,对硅坯体直接进行氮化;经预氮化后的反应烧结氮化硅多孔体,在含酚醛树脂和硅酸乙酯的无水乙醇溶液中浸渍处理后,再经过高温热处理,分别可得到以β-Si₃N₄和β-SiC晶须增强的氮化硅陶瓷复合材料。同时,还对生长条件对晶须的形态,以及自生晶须对氮化硅陶瓷力学性能的影响进行了探讨。     

Modeling of gas phase diffusion transport during chemical vapor infiltration process

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挤压铸造镁合金性能研究

通过研究挤压铸造镁合金的组织和力学性能,并与重力铸造镁合金进行比较,探讨挤压铸造工艺对镁合金强度等力学性能的提升作用,为推广高性能镁合金在结构件上的应用奠定技术基础.     

石墨上化学气相沉积SiC组织特征与性能

利用压汞法、SEM和EDS等分析手段对石墨及化学气相沉积SiC组织结构进行了研究.石墨试样的比表面测试显示:经2200℃高温处理石墨试样的比表面积较未处理试样增大了近34%.石墨试样的孔径分布显示:高温处理石墨试样的孔径分布在＜10 nm和＞200 nm有所增加,而界于两者之间的中型孔径分布略有降低,从而证明了热处理中大量原子发生一定范围的重排.SEM和EDS分析表明,高温处理过的石墨沉积SiC具有CVI结构特征;经过高温处理的石墨SiC沉积呈CVI特征,而未经高温处理石墨沉积的SiC呈典型CVD特征.对CVD SiC/graphite再经1600℃处理,对强度影响不大.     

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的显微结构与摩擦性能

C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能,极有希望成为新一代的先进摩擦材料.反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料.本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料,进行显微结构和X射线衍射分析,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能.结果表明材料致密度高,开气孔率为3.1～4.4%,热扩散率为0.089cm2/s.RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生.摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定,还有待进一步提高.     

树脂液相浸渍法制备3D针刺碳/碳预制体影响因素研究

本文以3D针刺碳毡为增强体,热塑性酚醛树脂为先驱体,采用真空压力浸渍法多次浸渍一次碳化和一次浸渍一次碳化两种工艺制备碳/碳多孔预制体,以用于制备碳/碳化硅复合材料,研究真空度、增强体尺寸、浸渍液浓度、浸渍温度及压力等因素对浸渍效果的影响。结合试样碳化前后SEM显微结构变化,探讨了树脂液相浸渍机理。实验结果表明,树脂液相浸渍用真空度以稍高于浸渍液在浸渍温度下的饱和蒸气压为宜。树脂溶液浓度、浸渍温度和压力分别为80%、40~50℃和0.6MPa时浸渍效果最好。增强体尺寸越大,浸渍效果越差。     

2维C/SiC复合材料的拉伸损伤演变过程和微观结构特征

通过单向拉伸和分段式加载-卸载实验,研究了二维编织C/SiC复合材料的宏观力学特性和损伤的变化过程.用扫描电镜对样品进行微观结构分析,并监测了载荷作用下复合材料的声发射行为.结果表明:在拉伸应力低于50MPa时,复合材料的应力-应变为线弹性;随着应力的增加,材料模量减小,非弹性应变变大,复合材料的应力-应变行为表现为非线性直至断裂.复合材料的平均断裂强度和断裂应变分别为23426MPa和0.6%.拉伸破坏损伤表现为:基体开裂,横向纤维束开裂,界面层脱粘,纤维断裂,层间剥离和纤维束断裂.损伤累积后最终导致复合材料交叉编织节点处纤维束逐层断裂和拔出,形成斜口断裂和平口断裂.     

CVI法快速制备C/SiC复合材料

为缩短CVI法制备C／SiC复合材料的工艺周期并降低成本，研究了CVI工艺过程中沉积温度、MTS（CH3SiC3)摩尔分数和气体流量对SiC沉积速率和MTS有效利用率的影响，实验结果表明：提高沉积温度，常压下1100℃时增大MTS摩尔分数（11％→19％），都有利于提高SiC沉积速率；提高沉积温度和降低反应物气体流量，能提高MTS有效利用率，在优化的工艺条件下，预制体的微观孔隙内沉积了致密的SiC基体，沉积速率达到142μm/h左右，并有效消除了基体中裂纹的形成，MTS的有效利用率为11％－27％。     

反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料的结构与力学性能

采用反应熔体浸渗法制备了二维碳/碳化硅陶瓷基复合材料,并对材料的结构和力学性能进行了研究.研究表明,复合材料致密度很高,密度为2.31g/cm3,开气孔率为1.39%;垂直和平行碳布方向的压缩强度高且差别很小,分别为417.55MPa和409.28MPa,材料的压缩破坏主要由基体的压剪组合破坏情况决定,表现为剪切型破坏形式;材料的层间剪切强度高,数值为43.15MPa,明显高于采用CVI工艺制备的同类复合材料的强度值29.10MPa,层间剪切破坏主要由碳布层间基体的剪切破坏情况决定.