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《連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、第37卷第6期現(xiàn)代技術(shù)陶瓷Vol.37No.62016年12月AdvancedCeramicsDecember2016中圖分類號(hào)：TB332文獻(xiàn)編號(hào)：1005-1198(2016)06-0393-10文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2016.07.004連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料研究進(jìn)展陳明偉，謝巍杰，邱海鵬中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京101300摘要：碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)復(fù)合材料具有輕質(zhì)、耐高溫、抗氧化的優(yōu)異特性，在航空領(lǐng)域，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端構(gòu)件、高溫結(jié)
2、構(gòu)功能一體化構(gòu)件，航天及空天飛行器熱防護(hù)結(jié)構(gòu)部件、動(dòng)力系統(tǒng)熱端部件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，受到美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)研究人員的廣泛關(guān)注。本文從組成、制備工藝、加工工藝和考核應(yīng)用等方面，綜述了SiC/SiC復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，并指出了目前面臨的問題和機(jī)遇。關(guān)鍵詞：SiC/SiC復(fù)合材料；耐高溫；抗氧化；熱端構(gòu)件連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(SiC/SiC復(fù)合材料)是指在SiC陶瓷基體中引入SiC纖維作為增強(qiáng)相，進(jìn)而形成以SiC纖維為增強(qiáng)相和分散相、以SiC陶瓷為基體相和連續(xù)相的復(fù)合材料。SiC/SiC復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和組分特征
3、決定了該類材料繼承保留了碳化硅陶瓷材料耐高溫、抗氧化、耐磨耗、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)發(fā)揮SiC纖維增強(qiáng)增韌機(jī)理，克服了材料固有的韌性差和[1?10]抗外部沖擊載荷性能差的先天缺陷。SiC/SiC復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，在航空、航天、核能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯、燃燒室筒、噴口導(dǎo)流葉片、機(jī)翼前緣、渦輪葉片和渦輪殼環(huán)等熱端部位。本文首先從結(jié)構(gòu)上介紹SiC/SiC復(fù)合材料的三個(gè)組成部分，即SiC增強(qiáng)纖維、界面層和SiC陶瓷基體，進(jìn)而從制備工藝、加工工藝、考核應(yīng)用以及面臨的問題和機(jī)遇等方面闡述SiC/SiC復(fù)合材料的研
4、究進(jìn)展。1SiC纖維SiC纖維是繼C纖維之后發(fā)展迅速的一種極具潛力的高性能纖維制品，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、???????????????收稿日期：2016?07?29收到修改稿日期：2016?09?27通訊作者：陳明偉(1984?),男,山東泰安人,高級(jí)工程師。E-mail:beijingsmartcity@sohu.com。?394?陳明偉等,連續(xù)碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料研究進(jìn)展第37卷抗氧化性能、高溫穩(wěn)定性以及與金屬和陶瓷基體之間良好的物理化學(xué)相容性，是目前高溫復(fù)合材料常用的增強(qiáng)增韌材料。目前SiC纖維的研發(fā)主要采用先驅(qū)體轉(zhuǎn)化
5、法。日本學(xué)者Yajima教授于20世紀(jì)70年代末率先采[11]用該工藝成功研制出連續(xù)SiC纖維，為SiC纖維的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。按照工藝流程，先驅(qū)體轉(zhuǎn)化技術(shù)主要包括聚合物SiC陶瓷先驅(qū)體的合成、先驅(qū)體的熔融紡絲、原纖維的不熔化處理[12?14]和不熔化纖維的高溫?zé)傻炔襟E。1.1碳化硅纖維的分類目前國(guó)際上SiC纖維的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在日本，包括日本碳公司(NipponCarbon)和日本宇部公司(UbeIndustries)。根據(jù)結(jié)構(gòu)組成和性能，SiC纖維主要分為三代。第一代為高氧高碳SiC纖維，工業(yè)化產(chǎn)品以NipponCarbo
6、n公司的Nicalon200纖維和UbeIndustries公司的TyrannoLOX-M纖維為代表。一代SiC纖維氧含量在10wt%以上，纖維含有部分SiCXOY相和游離碳。在惰性氣氛中較高溫度(高于1200?C)下，該纖維內(nèi)部的SiCXOY相會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)，并伴隨SiC晶粒的粗化，纖維內(nèi)部產(chǎn)生大量孔洞和裂紋等缺陷，導(dǎo)致纖維力學(xué)性能急劇下降。在氧化氣氛中，SiCXOY相分解的同時(shí)，纖維表面開始氧化，生成的SiO2和逸出的CO導(dǎo)致部分孔洞的形成，嚴(yán)重影響纖維的力學(xué)性能。在氧化溫度為1200?C時(shí)，纖維性能變得非常差，難以作[15?17]為
7、復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維使用。第二代為低氧、高碳含量SiC纖維，工業(yè)化產(chǎn)品以NipponCarbon公司的Hi-Nicalon纖維和[18?20]UbeIndustries公司的TyrannoLOX-E纖維、TyrannoZM纖維和TyrannoZE纖維為代表?；谝淮w維中高氧高碳結(jié)構(gòu)對(duì)熱力學(xué)穩(wěn)定性的影響，研究人員采用電子輻照等技術(shù)改進(jìn)了不熔化處理工序，大幅降低了交聯(lián)過(guò)程中氧元素的引入。相比于第一代Nicalon型SiC纖維，Hi-Nicalon纖維氧含量很低，無(wú)SiCXOY相存在，但是依舊富碳，主要由β-SiC、無(wú)定型SiC以及游離碳相組成
8、，提升了材料的高溫穩(wěn)定性。第三代為近化學(xué)計(jì)量比SiC纖維，工業(yè)化產(chǎn)品以NipponCarbon公司的Hi-NicalonS纖維、Ube[21?26]Industries公司的TyrannoSA
