先驱体CSiC陶瓷基合材料的力学性能测试与分析.doc

学士学位论文 先驱体C/SiC陶瓷基复合材料的力学性能测试与  分类号VDC 密级 学士学位论文 先驱体C/SiC陶瓷基复合材料的力学性能测试与the mechanical properties test and characterization of the ceramic matrix composites pioneer body C/SiC 作者姓名： 学科专业：材料成型及控制工程 所在系部：机械工程学部 指导老师： 论文答辩日期 答辩委员会主席 年 月  关于学位论文使用授权说明 本人了解经济学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名： 导师签名 日期： 年 月 日 摘 要 陶瓷材料作为一种结构材料，因其具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温和抗腐蚀等优异性能，且能应用于某些高温和苛刻环境中， 被誉为“面向21 世纪的新材料”，受到了越来越多的关注。 本文首先介绍了几种SiC陶瓷基复合材料，包括颗粒弥散复相SiC陶瓷基复合材料﹑纤维补强SiC陶瓷基复合材料和晶须补强SiC陶瓷基复合材料，还介绍了多种SiC陶瓷基复合材料的制备工艺，其中重点叙述了用先驱体浸渍裂解法制备C／SiC复合材料。然后用实验的方法对先驱体C/SiC陶瓷基复合材料进行了研究，包括实验用原材料﹑实验技术路线和分析表征方法，其中的重点是力学性能的测试，通过测试和计算，得出了先驱体C/SiC陶瓷基复合材料不仅具有较高的弯曲强度和剪切强度，而且具有优异的断裂韧性和类似金属材料的断裂特征的结论。最后分析了碳纤维热处理对碳纤维强度和C／SiC复合材料力学性能的影响，其中包括热处理对碳纤维强度的影响和碳纤维热处理对C／SiC复合材料力学性能的影响，并得出了两个结论：一，在600～1200℃温度区间，热处理温度越高，纤维强度保留率越低，当熟处理温度为1200℃时．强度保帘率降低为79 57％。1400℃热处理有助于纤维微观结构规整化，减少纤维表面缺陷，纤维强度保留率提高为88 17％。二，纤维热处理降低了纤维表面活性，弱化了复合材料界面结合，有助于复合材料力学性能提高。当热处理温度低于1200℃时，复合材料的力学性能提高幅度不大；热处理温度为1400℃时，所制备复合材料界面结合适中，复合材料弯曲强度达到527 38MPa，断裂韧性为17．59MPamm，碳纤维表面沟纹弥合及缺陷减少是C／SiC复合材料性能提高的主要原因。 关键词：SiC陶瓷基复合材料，先驱体浸渍裂解法，力学性能的测试与分析，碳纤维热处理，力学性能的影响 目 录 目 录 5 第一章 绪论 6 1.1 SiC陶瓷 6 1.2 SiC陶瓷基复合材料 8 1.2.1颗粒弥散复相SiC陶瓷基复合材料 8 1.2.2纤维补强SiC陶瓷基复合材料 9 1.2.3晶须补强SiC陶瓷基复合材料 10 1.3 SiC陶瓷基复合材料的制备工艺 10 1.3.1粉末冶金注射成型(PIM) [20] 10 1.3.2化学气相沉积法(CVD) [21] 11 1.3.3化学气相渗透法(CVI) [24] 12 1.3.4热等静压工艺(HIP) [25] 12 1.3.5自蔓延高温合成(SHS) [31][32] 13 1.3.6先驱体浸渍裂解法（PIP）[36][37] 14 1.4先驱体浸渍裂解法制备C／SiC复合材料 14 1.4.1先驱体浸渍裂解法的特点 15 1.4.2先驱体PCS裂解转化过程 15 1.4.3先驱体浸渍裂解法的应用 16 第二章 实验与研究方法 18 2.1实验用原材料 18 2.1.1增强纤维 18 2.1.2陶瓷先驱体 18 2.1.3其它材料 18 2.2 PIP法制备2D与3D Cf/SiC复合材料的工艺过程 19 2.3 Cf/ /SiC复合材料性能测试 19 2.3.1力学性能测试——弯曲强度和剪切强度 19 2.3.2断裂韧性 20 2.4显微组织结构表征 20 第三章 先驱体C/SiC陶瓷基复合材料的力学性能测试与结果分析 21 第四章 结论 27 参考文献 28 第一章 绪论 碳化硅具有良好的高温性能、抗蠕变性能和低的热膨胀系数， 使