Cf-SiC nws 增强SiBCN陶瓷复合材料的制备及性能研究
发布时间：2021-01-18 02:50
SiBCN陶瓷由于具有较好的耐高温性和抗氧化性,是有着良好应用前景的一种防热材料。由于SiBCN陶瓷具备一般陶瓷材料普遍都具有的脆性,所以需要加入碳纤维对其进行增韧。由于碳纤维表面惰性较大,与陶瓷基体的结合强度不高,所以碳纤维增强陶瓷基复合材料在破坏时容易发生纤维脱粘的现象。因此,本文确定了对碳纤维用SiC纳米线进行表面改性处理,制备Cf-SiCnws/SiBCN复合材料的研究思路。本文采用化学气相沉积法,在碳纤维表面生长出SiC纳米线,以实现对碳纤维的表面改性。研究发现,纳米线由β-SiC单晶构成。通过改变反应温度可以实现控制生长出的纳米线的长度,1000°C时生长出的纳米线长度约为24μm,1100°C时生长出的纳米线长度约为20μm。由于1000°C下生长出的纳米线长度过短,因此选择1100°C下改性的碳纤维编织体作为增强体。利用聚合物浸渍裂解法,在1400°C的裂解温度下制得Cf/SiBCN和Cf-SiCnws/SiBCN复合材料。浸渍裂解循环次数从0次到10次时,改性后的复合材料材料的密度由0.28g/cm
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温材料在飞行器中的应用针对高超声速飞行器的工作历程，考虑到飞行器在长时间飞行以及跨大气
图 1-2 连续纤维增强超高温陶瓷微结构，为了改善复合材料中碳纤维与陶瓷基体之间的界面结合强料与碳纤维增强体进行改性处理。由于对陶瓷材料进行改性杂，而改性后能够起到的效果也相对较小，因此普遍应用对性的方法来增强两者的结合强度[29]。对碳纤维增强体进行纤维表面附着纳米材料的手段进行，即将纳米材料锚固在碳纤维与陶瓷基体之间形成界面结合的时候能够将纳米材料包内部，在材料破坏时不容易发生脱粘的现象。对碳纤维进行要有化学气相沉积法和化学接枝法这两种。气相沉积法是直接在纤维表面生长纳米管或纳米线来改性用化学气相沉积法改性纤维，可以将纳米线、纳米管或者纳的表面，形成较大的比表面积的结构，进而增大纤维与基体并改善纤维表面润湿性，以实现增加机体与纤维之间界面结管化学气相沉积的方法大体上可以分为两步：首先针对要生管来选择合适的催化剂对纤维表面进行预处理；然后再选择
图 1-3 碳纳米管接枝改性碳纤维示意图碳纳米管和碳纳米纤维等属于一维的纳米材料，在进行改性时很容易发互缠绕，影响材料的微观结构。相比之下，二维纳米材料如石墨烯等则不现这类状况，而且其比表面积更大，是比一维纳米改性材料更为理想的改料。氧化石墨烯具有良好的润湿性、较大的比表面积和优异的力学性能，成为了一种复合材料领域理想的分层强化材料。目前，将氧化石墨烯接枝纤维的表面，以实现对碳纤维的表面改性的相关研究以有报道。宋英等人[59]利用“Grafting-to”化学修饰法制备出了氧化石墨烯接枝改纤维的新型复合增强体。利用氧化石墨烯来对碳纤维进行接枝改性后制得料，性能有了大幅度的提升。其拉伸强度增加了 7.8%，表面粗糙度提升66%。用这种增强体材料制得的复合材料的界面剪切强度增加了 111.7%。东等人[60]分别采用常规方法和超临界方法两种方法在碳纤维表面接枝聚亚胺制得的复合材料界面剪切强度分别提高了 53%和 82%。Juan Chen 等61]利用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷作偶联剂，在玻璃纤维表面接枝氧化石墨烯制备出氧化石墨烯改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料。改性后的玻璃纤
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硼含量的陶瓷前驱体聚硼硅氮烷结构与性能的研究[J]. 滕雅娣,黄鑫龙. 功能材料. 2016(05)
[2]先驱体转化法制备硅硼碳氮陶瓷的结构与性能[J]. 杨露姣,张颖,程璇. 化学进展. 2016(Z2)
[3]SiBCN陶瓷的抗氧化性能[J]. 张宗波,曾凡,刘伟,罗永明,徐彩虹. 宇航材料工艺. 2012(02)
[4]氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征[J]. 刘秀影,宋英,李存梅,王福平. 无机化学学报. 2011(11)
[5]PAN基炭纤维经济规模分析[J]. 夏春霞,闫亚明,邓蜀平,白光君,蒋云峰,宋惠森,王钰. 新型炭材料. 2001(04)
硕士论文
[1]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[2]MA SiBCN陶瓷的高温氧化规律与机理[D]. 洪于喆.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2984118
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温材料在飞行器中的应用针对高超声速飞行器的工作历程，考虑到飞行器在长时间飞行以及跨大气
图 1-2 连续纤维增强超高温陶瓷微结构，为了改善复合材料中碳纤维与陶瓷基体之间的界面结合强料与碳纤维增强体进行改性处理。由于对陶瓷材料进行改性杂，而改性后能够起到的效果也相对较小，因此普遍应用对性的方法来增强两者的结合强度[29]。对碳纤维增强体进行纤维表面附着纳米材料的手段进行，即将纳米材料锚固在碳纤维与陶瓷基体之间形成界面结合的时候能够将纳米材料包内部，在材料破坏时不容易发生脱粘的现象。对碳纤维进行要有化学气相沉积法和化学接枝法这两种。气相沉积法是直接在纤维表面生长纳米管或纳米线来改性用化学气相沉积法改性纤维，可以将纳米线、纳米管或者纳的表面，形成较大的比表面积的结构，进而增大纤维与基体并改善纤维表面润湿性，以实现增加机体与纤维之间界面结管化学气相沉积的方法大体上可以分为两步：首先针对要生管来选择合适的催化剂对纤维表面进行预处理；然后再选择
图 1-3 碳纳米管接枝改性碳纤维示意图碳纳米管和碳纳米纤维等属于一维的纳米材料，在进行改性时很容易发互缠绕，影响材料的微观结构。相比之下，二维纳米材料如石墨烯等则不现这类状况，而且其比表面积更大，是比一维纳米改性材料更为理想的改料。氧化石墨烯具有良好的润湿性、较大的比表面积和优异的力学性能，成为了一种复合材料领域理想的分层强化材料。目前，将氧化石墨烯接枝纤维的表面，以实现对碳纤维的表面改性的相关研究以有报道。宋英等人[59]利用“Grafting-to”化学修饰法制备出了氧化石墨烯接枝改纤维的新型复合增强体。利用氧化石墨烯来对碳纤维进行接枝改性后制得料，性能有了大幅度的提升。其拉伸强度增加了 7.8%，表面粗糙度提升66%。用这种增强体材料制得的复合材料的界面剪切强度增加了 111.7%。东等人[60]分别采用常规方法和超临界方法两种方法在碳纤维表面接枝聚亚胺制得的复合材料界面剪切强度分别提高了 53%和 82%。Juan Chen 等61]利用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷作偶联剂，在玻璃纤维表面接枝氧化石墨烯制备出氧化石墨烯改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料。改性后的玻璃纤
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同硼含量的陶瓷前驱体聚硼硅氮烷结构与性能的研究[J]. 滕雅娣,黄鑫龙. 功能材料. 2016(05)
[2]先驱体转化法制备硅硼碳氮陶瓷的结构与性能[J]. 杨露姣,张颖,程璇. 化学进展. 2016(Z2)
[3]SiBCN陶瓷的抗氧化性能[J]. 张宗波,曾凡,刘伟,罗永明,徐彩虹. 宇航材料工艺. 2012(02)
[4]氧化石墨烯接枝碳纤维新型增强体的制备与表征[J]. 刘秀影,宋英,李存梅,王福平. 无机化学学报. 2011(11)
[5]PAN基炭纤维经济规模分析[J]. 夏春霞,闫亚明,邓蜀平,白光君,蒋云峰,宋惠森,王钰. 新型炭材料. 2001(04)
硕士论文
[1]SPS烧结Graphene/SiBCN陶瓷及其高温性能[D]. 李达鑫.哈尔滨工业大学 2014
[2]MA SiBCN陶瓷的高温氧化规律与机理[D]. 洪于喆.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2984118
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