论文题目: 先驱体转化制备C_f/SiC复合材料工艺与性能的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 李钒
导师: 陈朝辉
关键词: 复合材料,工艺,力学性能,热稳定性,抗氧化性,抗烧蚀性
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备Cf/SiC复合材料,首先研究了压力对先驱体聚碳硅烷(PCS)交联、裂解产物性能的影响,进而研究了首周期交联和裂解压力对Cf/SiC复合材料性能的影响。结果表明,加压交联可以显著提高交联产物的密度,小幅度地提高裂解产物的陶瓷产率,但交联压力对裂解产物的晶体结构无明显影响。对于Cf/SiC复合材料而言,首周期常压交联的材料性能较好;提高裂解压力能显著提高先驱体PCS/DVB的陶瓷产率,加压裂解的陶瓷产率最高,达到67.2%,但裂解压力对PCS/DVB裂解产物的晶体结构无明显影响。对于Cf/SiC复合材料而言,首周期真空裂解的材料性能最好,室温弯曲强度和断裂韧性达到404MPa和20.2MPa·m1/2,分别比采用加压裂解所得材料的性能高40.7%和42.3%。本文接着研究了首周期降温速率、裂解温度、裂解压力以及纤维预处理等不同工艺条件对Cf/SiC复合材料性能的影响。研究发现,首周期采用缓慢降温,Cf/SiC复合材料的弯曲强度和断裂韧性均有小幅度提高。在1600℃以下提高首周期的裂解温度可以提高Cf/SiC复合材料的力学性能,首周期的最优工艺为1600℃真空裂解。纤维预处理工艺可以显著提高T300和JC1#纤维增强SiC复合材料的性能,T300 Cf/SiC复合材料弯曲强度由原始纤维的67MPa提高到560MPa,JC1# Cf/SiC复合材料弯曲强度由497MPa提高到563MPa,对于两组纤维,经过纤维预处理后,最优工艺为首周期1600℃真空裂解。最后,本文还考核了高温热处理、高温静态氧化和氧乙炔焰烧蚀等高温环境对Cf/SiC复合材料性能的影响。实验结果显示,Cf/SiC复合材料经1600℃以上温度热处理后,复合材料力学性能下降,1600℃热处理后材料性能下降主要是材料致密度降低、界面弱化的结果,而在1800℃下热处理,纤维性能下降是引起材料强度下降的根本原因。在Cf/SiC复合材料制备过程的倒数第3周期采用1600℃裂解,可显著提高Cf/SiC复合材料在1600℃下的热稳定性,材料的强度保留率可以达到94%。随着基体游离碳含量的增加,Cf/SiC复合材料抗氧化性能变差。基体中游离C含量较高的Cf/SiC复合材料,其抗烧蚀性能较好。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 Cf/SiC复合材料概述
1.1.1 C_f/SiC复合材料简介
1.1.2 C_f/SiC复合材料的制备方法
1.2 PIP法制备C_f/SiC复合材料的研究进展
1.2.1 组分材料优化研究进展
1.2.2 工艺条件优化研究进展
1.3 C_f/SiC复合材料高温性能研究进展
1.4 选题依据和研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 主要研究内容
第二章 实验与研究方法
2.1 实验用原材料
2.1.1 增强纤维
2.1.2 陶瓷先驱体
2.1.3 其它实验用品
2.2 主要仪器与设备
2.3 实验过程
2.3.1 C_f/SiC复合材料的制备
2.3.2 C_f/SiC复合材料的性能考核与表征
2.4 物理和力学性能测试
2.4.1 密度测定
2.4.2 弯曲强度测试
2.4.3 断裂韧性测试
2.4.4 显微组织结构分析
2.4.5 结构组成分析
2.4.6 热分析
第三章 工艺条件对C_f/SiC材料性能的影响研究
3.1 压力对PCS交联及C_f/SiC复合材料性能的影响
3.1.1 先驱体PCS交联过程分析
3.1.2 压力对PCS 交联产物的影响
3.1.3 交联压力对裂解产物的影响
3.1.4 首周期交联压力对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.2 压力对PCS裂解及C_f/SiC复合材料性能的影响
3.2.1 先驱体PCS裂解过程分析
3.2.2 裂解压力对裂解产物的影响
3.2.3 首周期裂解压力对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.2.4 首周期交联和裂解压力对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.3 首周期工艺条件对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.3.1 首周期降温速率对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.3.2 首周期裂解温度和裂解压力对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.3.3 纤维预处理对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.3.4 纤维预处理基础上首周期裂解温度和裂解压力对C_f/SiC复合材料性能的影响
3.4 本章小结
第四章 高温环境对C_f/SiC复合材料性能的影响
4.1 C_f/SiC复合材料性能的影响
4.1.1 高温环境对先驱体转化SiC 基体的影响
4.1.2 C_f/SiC复合材料的热稳定性研究
4.1.3 C_f/SiC复合材料的热稳定性优化研究
4.2 C_f/SiC复合材料的抗氧化性研究
4.3 C_f/SiC复合材料的抗烧蚀性研究
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况
发布时间: 2006-09-14
参考文献
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