纤维增强SiC多孔陶瓷基复合材料制备新工艺及其性能研究

发布时间：2017-12-09 20:37

  本文关键词：纤维增强SiC多孔陶瓷基复合材料制备新工艺及其性能研究

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【摘要】：多孔陶瓷作为陶瓷材料的一种,具有良好的电、磁、热、光及生物等性能,作为功能陶瓷被广泛应用于环保、能源、航空航天、冶金、石油化工、生物医学等领域。多孔陶瓷的制备方法种类繁多,其中许多方法对工艺技术及原料要求较高,不利于多孔陶瓷的工业化生产,同时多孔陶瓷相对较差的力学性能也制约其进一步的发展和应用。因此,开发出工艺简单、成本低廉的多孔陶瓷制备工艺并提高多孔陶瓷的力学性能十分必要。本文采用酚醛树脂和碳纤维作为原料,在先驱体转化法的基础上,制备了SiC多孔陶瓷基复合材料材料,通过特殊的工艺途径,引入不同体积百分比的短切碳纤维作为增强体,研究了纤维体积百分比对SiC多孔陶瓷孔隙率、力学性能及微观形貌的影响；采用三点弯曲(TPB)法、单边缺口梁(SENB)法对短切纤维增韧的SiC多孔陶瓷基复合材料的力学性能进行了测试分析；采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行表征与分析。研究结果发现：SiC多孔陶瓷基复合材料的孔隙率随纤维含量增加而增大,体密度随纤维含量的增加而减小,其孔隙率最高可达64.54%。在力学性能测试中,发现在加载过程中,短切纤维可以通过纤维脱粘、纤维断裂、纤维拔出等增韧机理,起到增强SiC多孔陶瓷力学性能的效果。材料的弯曲强度与断裂韧性随纤维含量的增加呈先增大后减小的趋势,这是纤维含量与孔隙率变化共同作用所致,当纤维含量为18wt.%时,SiC多孔陶瓷基复合材料的弯曲强度及断裂韧性同时达到最大值,分别为5.83MPa与0.35MPa.m1/2。短切纤维增韧的SiC多孔陶瓷基复合材料表现出良好的韧性,其断裂功可达333J/m2。增加Si含量可提高纤维与陶瓷基体间结合强度,使材料强度得到提升,但残余Si的存在会对材料的韧性造成极大影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.6;TB33

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本文编号：1271785