连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料

CORC > 西北工业大学

	连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料
	张立同 ; 成来飞
	2012-04-24 ; 2012-04-24
会议名称	中国天津第十二届全国复合材料学术会议
关键词	碳化硅复合材料连续纤维
中文摘要	连续纤维增韧碳化硅基复合材料(SiC-CMC)可以满足覆盖长寿命、有限寿命和瞬时寿命热结构领域的应用和考核要求,如航空发动机的热端部件、航天飞机再入热防护系统和火箭发动机的喷管等。在这三种应用领域,SiC-CMC的使用温度分别是1650℃、2000℃和2800℃。为了改善SiC-CMC复合材料的性能,界面层是非常必要的。首先,界面层可以纤维与SiC基体的界面结合强度,从而实现复合材料的断裂行为出脆性向人的转变。其次,在制造过程中界面层可以保护纤维不受制造环境的影响。最后,界面层可以减少出于纤维与SiC基体之间很大的热膨胀失配引起的界面应力产生的损伤。目前适应最广泛的界面层材料是热解碳(PyC)和氮化硼(BN)。化学气相沉积(CVI)是SiC-CMC最理想的制造方法,不仅适合制造界面层,也适合制造SiC基体。通常PyC界面层和SiC基体是用丙烯和三氯甲基硅烷(MTS)为先驱体,在纤维预制体中沉积获得的。由于纤维丝之间的孔隙比纤维束之间的孔隙直径小一个数量级,SiC-CMC中密度梯度是不可避免的。低温低压下,CVI过程是由反应性气体在孔隙中的扩散速度控制的,因而复合材料中的密度梯度较小。否则,CVI过程是由反应性气体的反应速度控制的,因而密度梯度较大。因此,制造SiC-CMC一般采用低压化学气相沉积(LPCVI)。沉积条件,包括温度、压力、H_2流量、Ar流量及H_2/MTS比,对CVI制造SiC-CMC的影响很大。所有这些工艺因素都与复合材料的密度、密度梯度和致密化速度有关,而这三个特征参数可以用来描述复合材料的性能。除了工艺参数以外,物理场和化学场是CVI工艺制造高性能SiG-CMC非常重要的因素。前者降低复合材料的密度同时增加密度梯度,而后者改变PyC界面层的形貌同时损伤纤维,因而两者均降低复合材料的性能。SiC-CMC具有很多优异的性能。①对裂纹不敏感,在正常应力水平下不会发生灾难性的损毁。②使用涂层可以增加复合材料在1000℃以上的防氧化性能,使用玻璃封填剂可以增加复合材料在1000℃以下的防氧化性能。只有涂层和封填剂的复合材料可以满足1500℃以下有限寿命的要求。③热震对复合材料的性能影响很小。从100℃到1300℃热震100,此以后强度损失小于8%。④SiC-CMC是一种理想的抗烧蚀材料,特别是在2000℃以下比其他材料抗烧蚀性能更好。PyC界面层的厚度对于控制这些性能具有重要的作用。西北工业大学研制了...
会议录	天津大学出版社 ; http://epub.edu.cnki.net/grid2008/brief/detailj.aspx?filename=ZGFD200210001001&dbname=CPFD2002
语种	中文
内容类型	会议论文
源URL	[http://ircloud.calis.edu.cn/hdl/261030/922]
专题	西北工业大学
推荐引用方式 GB/T 7714	张立同,成来飞. 连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料[C]. 见:中国天津第十二届全国复合材料学术会议.