新型浆料注射法制备C/C复合材料的显微组织及力学性能

发布时间：2021-12-01 18:16

　　采用浆料注射法将天然鳞片石墨粉添加到纤维预制体中,并结合化学气相渗透工艺（CVI）制备C/C复合材料。通过X射线无损检测、扫描电镜、偏光显微镜和材料力学性能测试,研究石墨浆料注射对C/C复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明:石墨浆料注射可将石墨引入到纤维预制体中,替代部分热解炭,并为热解炭提供新的形核位点和沉积表面,加速CVI致密化进程;且石墨的加入有利于粗糙层热解炭的形成,提高材料的可石墨化度。经80 h等温CVI制得密度为1.68 g/cm³的C/C复合材料,抗弯强度为69.07 MPa,与传统等温CVI工艺相比,抗弯强度相近,平均增密速率提高近3倍;热解炭将纤维和石墨连成一个整体,材料表现出一定的假塑性断裂。 

【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

浆料注射原理图

图3所示为石墨浆料注射前后预制体的SEM图。如图3(a),(b)所示，预制体由网胎层和纤维布交替层叠针刺而成。纤维预制体内部孔隙较多，特别是纤维网胎层，存在大量较大的孔隙，预制体密度较低。如图3(c)所示，预制体经石墨浆料注射后，内部孔隙被石墨填充，尤其是纤维网胎层间的大孔隙。石墨浆料注射后，预制体密度显著提高，且石墨的添加并没有破坏纤维毡内部的整体结构。从图3(d)中可以看出，注入的鳞片石墨粉主要聚集在纤维之间的大孔隙中，还有少量鳞片石墨粉附着在纤维表面；浆料注射后的预制体内部仍然存在大量孔隙，为后续CVI增密过程留下了充足的空间。图3 石墨浆料注射前后的预制体的SEM图

石墨浆料注射前后的预制体的SEM图

【参考文献】：
期刊论文
[1]低成本C/C复合材料研究进展[J]. 杨云鹏,崔红,何轩宇,邓红兵.  炭素. 2018(03)
[2]高性能二维碳/碳复合材料的制备与性能[J]. 徐林,杨文彬,陈铮,张寅,赵高文,冯志海,王俊山.  复合材料学报. 2016(12)
[3]C/C复合材料的高温抗氧化防护研究进展[J]. 杨鑫,黄启忠,苏哲安,常新.  宇航材料工艺. 2014(01)
[4]“三明治”型预制体结构对C/C刹车材料CVI工艺的影响[J]. 刘海平,田广来,范尚武,张立同,成来飞,鲁新峰,王强.  航空制造技术. 2011(Z1)
[5]炭/炭复合材料化学气相沉积工艺进展[J]. 于澍,黄启忠,黄伯云,熊翔,张传福.  粉末冶金材料科学与工程. 2006(05)
[6]一种C/C密封材料的设计与性能表征[J]. 解惠贞,崔红,李瑞珍,段建军.  固体火箭技术. 2006(02)
[7]载气对CVIC/C材料密度和热解炭结构分布的影响[J]. 熊翔,汤中华,张红波,熊杰,浦继强.  中国有色金属学报. 2006(03)
[8]不同层次界面对C/C复合材料断裂行为的影响[J]. 孙万昌,李贺军,卢锦花,白瑞成,黄勇.  无机材料学报. 2005(06)
[9]炭/炭复合材料的热物理性能[J]. 刘涛,罗瑞盈,李进松,张宏波,侯亮亮.  炭素技术. 2005(05)
[10]C/C复合材料的显微结构及其与工艺、性能的关系[J]. 邹林华,黄勇,黄伯云,黄启忠.  新型炭材料. 2001(04)



本文编号：3526824