碳化硅纖維氈增強陶瓷基復(fù)合材料的制備與性能

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1、壘巨基Q墮壘豎!!魚壘!凹壘叢坐E壘墾工型基!叢魚!曼曼塑叢QLQ魚∑j皇壅王主三曼苧!；lliiil!至三釜．一碳化硅纖維氈增強陶瓷基復(fù)合材料的制備與性能PreparationandPropertyofSiliconCarbideFiberFeltReinforcedCeramicMatrixComposite南通大學(xué)許然季濤蘇州賽力菲陶纖有限公司張博馬小民田秀梅[摘要】陶瓷基復(fù)合材料具有高強高模、高溫抗氧化和耐化學(xué)穩(wěn)定性等特點，是新一代先進復(fù)合材料的研究熱點之一。介紹了以聚碳硅烷不熔化纖維為原料制備碳化硅纖維氈的方法和陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝；闡述了陶瓷基復(fù)合材料的性能測試方法

2、，并分析了氣孔率對陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。關(guān)鍵詞：聚碳硅烷不熔化纖維碳化硅纖維氈陶瓷基復(fù)合材料氣孔率【ABSTRACTJCeramicmatrixcompositewithhighstrength，highmodulus，hightemperatureoxidationresis-tanceandchemicalstabilityisoneoftheresearchhotspotsinthenewgenerationofadvancedcomposites．Thearticleintroducesthepreparationmethodsofsiliconcarbidefib

3、erfeltandceramicmatrixcomposites，expoundestheper·formancetestmethodsofceramicmatrixcomposites，andanalyzestheeffectofporosityonthemechanicalbehaviorofceramicmatrixcomposites．Keywords：PoIvcarbosilanecuredfiberSiliconcarbidefiberfeltCeramicmatrixcompositePorosityDoI：10。16080／j．issnl671．833x．2015。

4、S2．057碳化硅(SiC)纖維具有高強高模、低密度、高溫抗氧化、耐腐蝕、耐輻照等優(yōu)點，且與樹脂、金屬、陶瓷的適應(yīng)性良好，是纖維增強樹脂(FRP)、纖維增強金屬(FRM)、纖維增強陶瓷(FRC)復(fù)合材料的優(yōu)異增強材料，由它增強的金屬基、陶瓷基復(fù)合材料已用于制造航天飛機部件、高性能發(fā)動機等高溫結(jié)構(gòu)材料Ill。SiC纖維及其復(fù)合材料的研究與開發(fā)在20世紀(jì)80年代初正式開始【2】，30多年來碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復(fù)合材料(sic／SiC)已經(jīng)引起國際廣泛關(guān)注，法國、美國和日本等國家已經(jīng)對此進行過系統(tǒng)的研究。由于SiC纖維原材料的限制、成本高、技術(shù)難度大等原因，我國SiC／SiC復(fù)合材

5、料的研究始于20世紀(jì)90年代中期，經(jīng)過10余年的努力已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平p】。特別是近年來，隨著SiC纖維性能不斷提高、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，SiC／SiC復(fù)合材料的研究也更受關(guān)注【4】。目前，SiC／SiC復(fù)合材料都是以連續(xù)碳化硅纖維編織件作為增強相來制備，碳化硅纖維的成本較高、編織技術(shù)要求高，不利于SiC／SiC復(fù)合材料的推廣應(yīng)用，而碳化硅纖維氈增強陶瓷基復(fù)合材料制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、加工周期短。本文主要研究SiC／SiC復(fù)合材料的制備工藝，分析SiC／SiC復(fù)合材料的性能特點。1材料與方法1．1試驗原料·聚碳硅烷不熔化纖維(通用級，蘇州賽力菲陶纖有限公司)；·聚碳硅烷(復(fù)合級

6、，蘇州賽力菲陶纖有限公司)；二甲苯(AR級，無錫市晶科化工有限公司)；·丙烷(純度≥99．99％，蘇州成功氣體有限公司)；·氮氣(純度≥99．999％，蘇州金宏氣體有限公司)。1．2試驗設(shè)備與測試儀器·制氈設(shè)備(自制)；·高溫箱式爐(1300℃，南京大學(xué)儀器制造廠)；·浸漬爐(自制)；電子分析天平(ES—E210B，天津市德安特傳感技術(shù)有限公司)；·超聲波清洗機(SB—IOOD，寧波新芝生物科技股份有限公司)；-真空烘箱(DZF6050，昆山朗泰特種鋼有限公司)；紅外光譜儀(FF—IR200，美國ThermoNicolet)；·萬能材料試驗機(AGS—X，日本島津公司)。1．3碳化

7、硅纖維氈的制備與表征1．3．1碳化硅纖維氈的制備(1)濕法沉積制備聚碳硅烷不熔化纖維氈(PCS)。將聚碳硅烷不熔化纖維均勻切成長5-8cm的短纖維，充分分散，采用造紙技術(shù)使纖維濕法成型，再經(jīng)烘干固化，即可制得不同體積密度的聚碳硅烷不熔化纖維氈。(2)針刺法制備聚碳硅烷不熔化纖維氈。將聚碳硅烷不熔化纖維均勻切成長40～60cm的短纖維，經(jīng)過分散、鋪網(wǎng)成胎、針刺，即可得聚碳硅烷不熔化纖維氈。(3)碳化硅纖維氈的燒結(jié)。將制得的不熔化纖維氈放入氣氛保護箱式電爐2015年增刊s