热压烧结法制备SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料

发布时间：2021-05-05 18:57

　　SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料（SiCf/SiC）具有低密度、高温性能稳定、抗外部冲击载荷性能强、对裂纹不敏感的特点,是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型高温热结构材料,受到研究者的广泛关注。要获得高强度高韧性的SiCf/SiC复合材料离不开高质量的SiC纤维和先进的陶瓷烧结工艺。SiC纳米纤维（SiCnf）具有优异的性能,例如高强度、高模量、耐高温、高抗氧化性和高耐化学腐蚀性,是理想的陶瓷基复合材料增强材料。然而,目前作为增强体的SiCnf大多数是在陶瓷烧结过程中原位生长形成的,生长质量受孔隙或间隙大小与分布的影响,往往存在界面涂层制备困难、“架桥”效应及含量少等问题。本文以硅粉和碳黑为原料合成的SiC粉末为基体原料,以SiC纳米纤维为增强体,采用热压烧结工艺制备了增强体含量可控的SiC陶瓷基复合材料（SiCnf/SiC）,并采用浸渍裂解法在SiC纳米纤维表面制备了氮化硼（BN）涂层,研究了增强体含量、烧结温度及BN界面涂层对SiCnf/SiC复合材料性能的影响。主要研究内容如下:（1）以硅粉和碳黑为原料,在高温下通过Si的直接碳化法制备了SiC粉末。SiC粉末通过除碳、高速搅... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 SiC陶瓷
        1.2.1 SiC陶瓷的结构
        1.2.2 SiC陶瓷的性能与应用
        1.2.3 SiC粉末的制备
        1.2.4 SiC陶瓷的烧结工艺
    1.3 SiC陶瓷基复合材料
        1.3.1 纤维增强SiC陶瓷基复合材料
        1.3.2 晶须增强SiC陶瓷基复合材料
        1.3.3 颗粒增强SiC陶瓷基复合材料
        1.3.4 低维纳米相增强SiC陶瓷基复合材料
    1.4 SiC陶瓷基复合材料的界面层
        1.4.1 PyC界面涂层
        1.4.2 BN界面涂层
        1.4.3 SiC界面涂层
        1.4.4 复合界面涂层
    1.5 论文的研究目的、研究内容和创新点
        1.5.1 论文的研究目的
        1.5.2 主要研究内容
        1.5.3 论文的创新点
第二章 实验内容与样品表征测试
    2.1 实验原料与试剂
    2.2 实验主要仪器和设备
    2.3 热压烧结工艺及后加工
        2.3.1 热压烧结工艺
        2.3.2 后加工
    2.4 样品的表征及性能测试
        2.4.1 物相成分表征
        2.4.2 微观形貌表征
        2.4.3 红外吸收表征
        2.4.4 密度测试
        2.4.5 抗弯强度和断裂韧性测试
第三章 SiC纳米粉末的制备及烧结性能研究
    3.1 引言
    3.2 SiC纳米粉末的制备
        3.2.1 实验过程
        3.2.2 静置沉降时间对SiC粉末粒径分布的影响
        3.2.3 NaOH溶液对SiC纳米粉末的提纯
    3.3 SiC纳米粉末的形成机理分析
    3.4 SiC纳米粉末的烧结性能
        3.4.1 实验过程
        3.4.2 SiC陶瓷的物相组成和致密度分析
        3.4.3 SiC陶瓷的断口形貌分析
        3.4.4 SiC陶瓷的力学性能分析
    3.5 本章小结
第四章 SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料的制备及性能研究
    4.1 引言
    4.2 SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料的制备
    4.3 SiC纳米纤维含量对SiC陶瓷基复合材料性能的影响
        4.3.1 SiC陶瓷基复合材料的物相和致密度分析
        4.3.2 SiC陶瓷基复合材料的微观形貌分析
        4.3.3 SiC陶瓷基复合材料的力学性能分析
    4.4 烧结温度对SiC陶瓷基复合材料性能的影响
        4.4.1 烧结温度对复合材料致密度的影响
        4.4.2 烧结温度对复合材料微观结构的影响
        4.4.3 烧结温度对复合材料力学性能的影响
    4.5 本章小结
第五章 BN涂层的制备及其对SiC纳米纤维增强SiC复合材料性能的影响
    5.1 引言
    5.2 SiC纳米纤维表面包覆BN涂层
        5.2.1 实验过程
        5.2.2 SiC纳米纤维的微观形貌
        5.2.3 前驱体溶液浓度对纤维表面包覆BN涂层微观形貌的影响
        5.2.4 裂解温度对纤维表面包覆BN涂层微观形貌的影响
        5.2.5 SiC纳米纤维表面包覆BN涂层的物相和结构分析
    5.3 界面涂层对SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料性能的影响
        5.3.1 界面涂层对复合材料微观结构的影响
        5.3.2 界面涂层对复合材料致密度和力学性能的影响
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
硕士期间学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]原位合成高TiB2含量TiB2/SiC复合材料的显微组织与性能[J]. 茹红强,张鑫,张衡,张翠萍.  稀有金属材料与工程. 2018(S1)
[3]填料法制备SiCf/SiC复合材料的力学性能和高温介电性能[J]. 穆阳,邓佳欣,李皓,周万城.  航空材料学报. 2018(03)
[4]热解碳对先驱体浸渍裂解3D-Cf/SiC复合材料性能影响[J]. 秦琅,罗瑞盈.  中国陶瓷工业. 2018(01)
[5]SiC纳米线增强反应烧结碳化硅陶瓷的性能研究[J]. 曾凡,陈建军,姜敏,方宁象.  硅酸盐通报. 2018(02)
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本文编号：3170409