用含硅芳炔树脂制备C/C-SiC复合材料
发布时间：2020-12-11 22:48
以含硅芳炔树脂为先驱体,采用先驱体浸渍法（PIP）制备了C/C-SiC复合材料。首先通过炭化T300/含硅芳炔树脂（CFRP）制备了多孔C/C-SiC预制体,并探究了炭化工艺对所得多孔C/C-SiC预制体性能的影响,制得的多孔C/C-SiC预制体弯曲强度为98 MPa;然后以含硅芳炔树脂溶液为浸渍剂,浸渍多孔C/C-SiC预制体,经过4次浸渍、固化、炭化后,得到致密的C/C-SiC复合材料,其弯曲强度提升到203 MPa,同时用XRD、SEM、TEM等手段表征了复合材料的微观结构,所得C/C-SiC复合材料主要成分为β-SiC及无定型碳。
【文章来源】：宇航材料工艺. 2016年03期 第55-60页 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图I含硅芳炔树脂为先驱体制备CfC-SiC复合材料流程示意图
mm×2mm，层剪试样尺寸为10mm×6mm×2mm，弯曲和层剪强度跨高比分别为16和5，加载速率为2mm/min;SEM、XＲD、Ｒaman、TEM表征了材料的微观结构。2结果与讨论2．1炭化工艺对多孔C/C－SiC预制体的影响2．1．1炭化温度将所制备的T300/PSA层板置于高纯氩气中，分别在800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1450℃下炭化6h，制得多孔C/C－SiC预制体。从图2可以看出，随着炭化温度的升高，T300/PSA层板的失重逐渐增加。当炭化温度为800℃时，层板的失重为2．0%;当炭化温度达到1450℃时，层板的失重为8．5%。图3是T300/PSA复合材料在不同炭化温度下所得C/C－SiC预制体的密度和孔隙率。所得C/C－SiC预制体的密度随炭化温度升高呈现下降趋势，同时伴随着孔隙率上升。800℃炭化所得C/C－SiC预制体密度和孔隙率分别为1．53g/cm3和11．2%，1—56—宇航材料工艺http://www．yhclgy．com2016年第3期
450℃炭化所得C/C－SiC预制体密度为1．46g/cm3和18．3%，C/C－SiC预制体密度随温度变化的幅度不大，这使得炭化所得C/C－SiC预制体具有较高的密度，可以使所制备的C/C－SiC预制体具有较好的性能。不同炭化温度下所得C/C－SiC预制体力学性能数据见表1。图2不同炭化温度下T300/PSA层板失重Fig．2WeightlossofT300/PSAwithdifferentpyrolysistemperature图3不同炭化温度所得C/C－SiC预制体的密度及孔隙率Fig．3DensityandporosityofC/C－SiCprefabricatewithdifferentpyrolysistemperature表1炭化温度对所得C/C－SiC预制体力学性能影响Tab．1PropertiesofC/C－SiCprefabricatewithdifferentpyrolysistemperaturetemperature/℃flexuralstrength/MPaflexuralmodulus/GPaILSS/MPa80053．817．35．5890049．318．45．07100048．219．55．04110047．619．25．13120057．823．85．31130062．421．35．85140068．618．76．38145098．619．66．41随着炭化温度上升，所得C/C－SiC预制体的弯曲强度呈现先下降后上升的趋势，拐点出现在1000～1100℃。当温度低于1100℃时，T300/PSA复合材料中，树脂裂解不完全，新的纳米相晶粒尚未形成，升高温度使树脂基复合材料的树脂炭化程度增加，材料失重和孔隙率增加，材料密度亦下降，从而导致所得C/C复合材料的力学性能下降。当温度高于1100℃时，材料的力学性能随温度升高而逐渐上升，高温下含硅芳炔树脂炭化后发生结构变化，逐渐形成β－SiC晶相，β－SiC晶粒分散在C/C－SiC复合材料中，使复合材料性能提升。由表1中数据可以发现，1450℃炭化所得C/C－SiC预制体的弯曲强度最大，为98．6MPa。所得C/C－SiC预制体层剪强度(ILSS)的变化规律与弯曲强度的变化规律基本一致，1450℃炭
【参考文献】：
期刊论文
[1]PIP法制备C/C-SiC复合材料研究进展[J]. 安娜,李崇俊,嵇阿琳. 炭素. 2015 (01)
[2]国内C/C复合材料基体改性研究进展[J]. 付前刚,李贺军,沈学涛,李克智. 中国材料进展. 2011(11)
[3]含硅氧烷芳炔树脂的合成与表征[J]. 高飞,王帆,张玲玲,汤乐,黄发荣,杜磊,李仲平. 武汉理工大学学报. 2009(21)
[4]新颖含硅芳基多炔树脂的合成与性能[J]. 严浩,齐会民,黄发荣. 石油化工. 2004(09)
本文编号：2911353
【文章来源】：宇航材料工艺. 2016年03期 第55-60页 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图I含硅芳炔树脂为先驱体制备CfC-SiC复合材料流程示意图
mm×2mm，层剪试样尺寸为10mm×6mm×2mm，弯曲和层剪强度跨高比分别为16和5，加载速率为2mm/min;SEM、XＲD、Ｒaman、TEM表征了材料的微观结构。2结果与讨论2．1炭化工艺对多孔C/C－SiC预制体的影响2．1．1炭化温度将所制备的T300/PSA层板置于高纯氩气中，分别在800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1450℃下炭化6h，制得多孔C/C－SiC预制体。从图2可以看出，随着炭化温度的升高，T300/PSA层板的失重逐渐增加。当炭化温度为800℃时，层板的失重为2．0%;当炭化温度达到1450℃时，层板的失重为8．5%。图3是T300/PSA复合材料在不同炭化温度下所得C/C－SiC预制体的密度和孔隙率。所得C/C－SiC预制体的密度随炭化温度升高呈现下降趋势，同时伴随着孔隙率上升。800℃炭化所得C/C－SiC预制体密度和孔隙率分别为1．53g/cm3和11．2%，1—56—宇航材料工艺http://www．yhclgy．com2016年第3期
450℃炭化所得C/C－SiC预制体密度为1．46g/cm3和18．3%，C/C－SiC预制体密度随温度变化的幅度不大，这使得炭化所得C/C－SiC预制体具有较高的密度，可以使所制备的C/C－SiC预制体具有较好的性能。不同炭化温度下所得C/C－SiC预制体力学性能数据见表1。图2不同炭化温度下T300/PSA层板失重Fig．2WeightlossofT300/PSAwithdifferentpyrolysistemperature图3不同炭化温度所得C/C－SiC预制体的密度及孔隙率Fig．3DensityandporosityofC/C－SiCprefabricatewithdifferentpyrolysistemperature表1炭化温度对所得C/C－SiC预制体力学性能影响Tab．1PropertiesofC/C－SiCprefabricatewithdifferentpyrolysistemperaturetemperature/℃flexuralstrength/MPaflexuralmodulus/GPaILSS/MPa80053．817．35．5890049．318．45．07100048．219．55．04110047．619．25．13120057．823．85．31130062．421．35．85140068．618．76．38145098．619．66．41随着炭化温度上升，所得C/C－SiC预制体的弯曲强度呈现先下降后上升的趋势，拐点出现在1000～1100℃。当温度低于1100℃时，T300/PSA复合材料中，树脂裂解不完全，新的纳米相晶粒尚未形成，升高温度使树脂基复合材料的树脂炭化程度增加，材料失重和孔隙率增加，材料密度亦下降，从而导致所得C/C复合材料的力学性能下降。当温度高于1100℃时，材料的力学性能随温度升高而逐渐上升，高温下含硅芳炔树脂炭化后发生结构变化，逐渐形成β－SiC晶相，β－SiC晶粒分散在C/C－SiC复合材料中，使复合材料性能提升。由表1中数据可以发现，1450℃炭化所得C/C－SiC预制体的弯曲强度最大，为98．6MPa。所得C/C－SiC预制体层剪强度(ILSS)的变化规律与弯曲强度的变化规律基本一致，1450℃炭
【参考文献】：
期刊论文
[1]PIP法制备C/C-SiC复合材料研究进展[J]. 安娜,李崇俊,嵇阿琳. 炭素. 2015 (01)
[2]国内C/C复合材料基体改性研究进展[J]. 付前刚,李贺军,沈学涛,李克智. 中国材料进展. 2011(11)
[3]含硅氧烷芳炔树脂的合成与表征[J]. 高飞,王帆,张玲玲,汤乐,黄发荣,杜磊,李仲平. 武汉理工大学学报. 2009(21)
[4]新颖含硅芳基多炔树脂的合成与性能[J]. 严浩,齐会民,黄发荣. 石油化工. 2004(09)
本文编号：2911353
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