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Cf／SiC复合材料的制备及性能的研究 石志宏程之强刘景王国栋 (山东工业陶瓷研究设计院，淄博255031) 摘要：采用料浆渗积一有机前躯体裂解工艺制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。制备材料的抗 弯强度达283MPa，断裂韧性达12．1MPa·m“2。 关键词：碳纤维；碳化硅；陶瓷基复合材料 陶瓷材料由于具有耐高温、耐冲刷、硬度高、 1 实验 高温强度高等优异性能，在机械、化工、石油、航 空航天等各部门得到了较为广泛的应用。但是由 于其固有的脆性也极大的限制了其广泛应用。为 1．1 原料 了有效的解决陶瓷材料的脆性问题，科研人员采 碳化硅采用国内某生产厂家产品，SiC含量 用了各种各样的办法，如：颗粒弥散增韧、晶须增 超过99％，中位粒径为1．2 Ixm； 韧、短纤维及连续纤维编织增韧。在这些不同的 有机硅前躯体为国内一化工厂产品，其陶瓷 方法中，其中以连续纤维增强效果最为明显。研 产率为35％； 究表明，纤维的存在可以有效的传递、承载外力， 烧结助剂A1zO，，YzOs纯度大于99％； 并在纤维拔出、脱粘过程中消耗能量，且延长裂 K 碳纤维为日本Toray公司生产的T300，6 纹的扩展途径，从而解决陶瓷材料的脆性问题。 纤维。由南京玻璃纤维研究设计院编织成三维四 纤维增强陶瓷基复合材料(FRCMC)是近10向试条。 年来发展起来的新兴研究领域，该材料作为高温 1．2 试样制备 结构材料，尤其作为航空航天飞行器即特殊部位 碳纤维编织体经表面涂层处理后，在碳化硅 结构用材料(如喷管等)具有很大的潜力，受到了 料浆及有机硅溶液中进行加压渗积、固化、热处 各国的重视，如美国就将该种材料列为21世纪 理。循环多次，最后进行高温处理得到致密的复 主要材料研究计划¨】。 合材料，加工后得到性能测试用试条，其工艺流 制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的 程如图l示。 常用方法有：化学气相反应渗透法(CVI)有机前1．3复合材料表征 躯体浸渍裂解法(PIP)、料浆热压法和溶胶一凝 采用三点弯曲法测材料的抗弯强度，试样尺 mm×8mm×100 寸为8 mm，跨距为30mm，加载 胶法(sol—gel)等【21。上述方法各有其优缺点，对 于SiC难烧结的材料而言，它们都有制备工艺复 速度为0．5mm／min；断裂韧性采用单边切口梁 mmX8mm×100 杂、生产周期长、生产成本高等缺点。本研究采用 法(SENB)，试样尺寸为8 mm， 一种简单、有效的工艺方法：料浆渗积一有机前 切口宽度为0．2mm，跨距为20mm，加载速度为 躯体裂解法制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合 0．05 材料，与其他工艺相比，本方法具有工艺简单、制 镜(SEM)观察试样的显微结构、界面特征和断口 备周期短、成本低等特点。 形貌。 作者简介：石志宏(1979～)，男，本科，助理工程师．主要从事复合材料的研究 8 万方数据