反应熔渗法碳化硅纳米晶须/纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备及性能研究

发布时间：2021-05-23 10:48

　　碳化硅陶瓷因其密度低、强度高、耐高温和抗氧化等优异性能,广泛应用于安全防护、航空航天与电子等领域。但因脆性大、可靠性差等缺点,限制其作为高温结构材料的应用。通常在碳化硅陶瓷中引入晶须、纤维等增强体制备成碳化硅陶瓷基复合材料提高其力学性能。本文采用碳化硅纳米晶须（SiCnw）和碳化硅纳米纤维（SiCnf）两种增强体,利用反应熔渗法制备SiCnw/SiCnf增强SiC陶瓷基复合材料。主要研究工作如下:（1）SiCnw/5iCnf增强体的PyC/BN包覆,采用硼酸和尿素浸渍反应工艺对SiCnw/SiCnf进行BN包覆。研究结果表明:层状的BN界面相在SiCnw/SiCnf表面形成,其厚度约几十至几百纳米。采用酚醛树脂高温炭化裂解对SiCnw/SiCnf进行裂解碳（PyC）包覆。研究结果表明:PyC包覆后,BN包覆SiCnw/SiCnf表面又形成一层均匀且粗糙的PyC界面相,其厚度约几百纳米。（2）制备了 SiCnw/SiC复合材料,研究了炭黑含量对SiCnw/SiC复合材料力学性能和显微结构的影响,并分析SiCnw/SiC复合材料强韧化机理。研究结果表明:当炭黑含量为12 wt%时,抗弯强度... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：77 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 碳化硅陶瓷基复合材料的研究现状
        1.2.1 SiC_w/SiC复合材料
        1.2.2 C_fSiC、SiC_f/SiC复合材料
    1.3 碳化硅陶瓷基复合材料制备工艺的研究现状
        1.3.1 CVI工艺
        1.3.2 PIP工艺
        1.3.3 RMI工艺
        1.3.4 NITE工艺
    1.4 SiC基体-纤维界面相
        1.4.1 界面相热解碳(PyC)
        1.4.2 界面相BN
        1.4.3 复合界面相
    1.5 课题研究的主要意义和内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验内容及测试方法
    2.1 实验原料
    2.2 实验设备
    2.3 实验过程
        2.3.1 界面相的设计
        2.3.2 组分的设计
        2.3.3 混料
        2.3.4 造粒
        2.3.5 模压成型
        2.3.6 干燥
        2.3.7 排胶
        2.3.8 反应熔渗
        2.3.9 后处理
    2.4 性能测试及分析
        2.4.1 密度测试
        2.4.2 硬度测试
        2.4.3 弯曲强度测试
        2.4.4 断裂韧性测试
        2.4.5 物相分析
        2.4.6 金相分析
        2.4.7 微观形貌分析
第三章 反应熔渗法制备碳化硅纳米晶须增强碳化硅陶瓷基复合材料
    3.1 引言
    3.2 SiC_(nw)的PyC/BN包覆
        3.2.1 SiC_(nw)的BN包覆工艺
        3.2.2 SiC_(nw)的PyC/BN包覆工艺
    3.3 不同体积密度素坯SiC_(nw)/SiC复合材料的制备
        3.3.1 不同体积密度素坯SiC_(nw)/SiC复合材料的制备方法
        3.3.2 素坯体积密度对SiC_(nw)/SiC复合材料体积密度的影响
    3.4 不同含量炭黑SiC_(nw)/SiC复合材料的制备
        3.4.1 不同含量炭黑SiC_(nw)/SiC复合材料的制备方法
        3.4.2 SiC_(nw)/SiC复合材料的体积密度、显微硬度和相的组成
        3.4.3 SiC_(nw)/SiC复合材料的力学性能
        3.4.4 SiC_(nw)/SiC复合材料的显微结构
        3.4.5 SiC_(nw)/SiC复合材料的断口形貌和强韧化机理
    3.5 本章小结
第四章 反应熔渗法制备碳化硅纳米纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
    4.1 引言
    4.2 SiC_(nf)的PyC/BN包覆
        4.2.1 SiC_(nf)的BN包覆工艺
        4.2.2 SiC_(nf)的PyC/BN包覆工艺
    4.3 以不同含量酚醛树脂为C源包覆的SiC_(nf)制备SiC_(nf)/SiC复合材料
        4.3.1 SiC_(nf)/SiC复合材料的制备方法
        4.3.2 SiC_(nf)/SiC复合材料体积密度、显微硬度和相的组成
        4.3.3 SiC_(nf)/SiC复合材料的力学性能
        4.3.4 SiC_(nf)/SiC复合材料的显微结构
        4.3.5 SiC_(nf)SiC复合材料的断口形貌和强韧化机理
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
硕士期间学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]NITE工艺制备SiCf/SiC复合材料的研究进展[J]. 高晔,焦健.  材料工程. 2019(08)
[2]陶瓷断裂韧性测试方法准确性和简便性比较分析[J]. 万德田,魏永金,包亦望,田远.  硅酸盐学报. 2019(08)
[3]SiC纤维表面（BN-SiC）n复合涂层的制备及单丝拉伸性能[J]. 贾林涛,王梦千,徐海明,李爱军,彭雨晴.  复合材料学报. 2019(08)
[4]碳化硅陶瓷基复合材料的自愈合及结构吸波一体化研究进展[J]. 马晓康,殷小玮,范晓孟,成来飞,张立同.  航空材料学报. 2018(05)
[5]晶须增韧陶瓷基复合材料匹配原则及影响因素[J]. 梁飞,赵婧.  陶瓷. 2018(09)
[6]高致密反应烧结SiCf/SiC复合材料的微观结构与性能[J]. 胡建宝,杨金山,张翔宇,丁玉生,周海军,高乐,王震,何平,董绍明.  航空制造技术. 2018(14)
[7]纤维增韧高温陶瓷基复合材料（Cf,SiCf/SiC）应用研究进展[J]. 沙建军,代吉祥,张兆甫.  航空制造技术. 2017(19)
[8]碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的发展现状及其在航空发动机上的应用[J]. 邹豪,王宇,刘刚,赵龙,包建文.  航空制造技术. 2017(15)
[9]连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进展[J]. 陈明伟,谢巍杰,邱海鹏.  现代技术陶瓷. 2016(06)
[10]连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展[J]. 袁钦,宋永才.  无机材料学报. 2016(11)

博士论文
[1]短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究[D]. 李双.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]反应烧结制备高强SiCW/SiC材料的研究[D]. 鄢永高.武汉理工大学 2004



本文编号：3202385