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纤维类型对C_fSiC复合材料力学性能的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-02-24  来源:中国纱线网  作者:[db:作者]  浏览次数:758
核心提示:  近20多年来,陶瓷材料的韧成为新型结构陶瓷的研究重点。陶瓷基复合材料正是此研究的重要成果之一,它是利用复合材料中各相优点的复合,使复合材料性能,特别是韧性,大大提高,从而扩大陶瓷材料的应用范围。根

  近20多年来,陶瓷材料的韧成为新型结构陶瓷的研究重点。陶瓷基复合材料正是此研究的重要成果之一,它是利用复合材料中各相优点的复合,使复合材料性能,特别是韧性,大大提高,从而扩大陶瓷材料的应用范围。根据强相种类的不同,可分为颗粒、晶须和纤维等强型陶瓷基复合材料。其中纤维强陶瓷基复合材料(FRCMCs)因其在高温下具有高强度、高韧性、耐腐蚀性好和低密度等优点,被认为是目前*有发展前景的高温结构材料之一,在国防和航空航天领域有着广泛的应用前景4.相比于其它陶瓷基复合材料,如AlN和Si3N4基,SiC基复合材料因强度高、热稳定性好,己在重复使用的热防护领域方面显示出巨大的应用潜力。

  目前,能使用的强纤维主要有碳纤维、碳化硅纤维、玻璃纤维和一些氧化物纤维。与其它纤维相比,碳纤维因其低密度、高强度、高模量以及优良的高温稳定性己广泛应用于复合材料领域。连续纤维强SiC陶瓷基复合材料的制备方法主要有化学气相沉积、先驱体浸渍裂解、粉末一泥浆热压和反应烧结法等本工作以聚碳硅烷(PCS)为先驱体和粘结剂,AI2O3和Y23为烧结助剂,采用先驱体转化一热压烧结法制得Cf/SiC复合材料。研究了纤维类型对复合材料密度和力学性能的影响。

  1实验过程实验中选用的碳纤维为M40B和T300两种类型。首先,将SiC微粉(纯度为99%,平均粒径约为0.8Mm)、烧结助剂(Y2O3纯度为99%,平均粒径约为0.5Mm;AI2O3纯度大于99质量的比例配制成复合粉体以二甲苯为溶剂,采用湿法球磨混合均匀而制得浆料。然后,通过缠绕法将碳纤维和浆料制成无掉布,晾干后,通过裁剪、叠层、热模压和热压烧结,制得纤维体积分数约为50%的复合材料。热压压力为25MPa烧结采用三点弯曲法测抗弯强度和层间剪切强度。

  试样尺寸为4mmX3mmX35mm,跨距分别为30mm和15mm,加载速度为0.5mm/min;断裂韦刃性采用单边切口梁法,试样尺寸为2.5mmX5mmX30mm,切口深度约为2. 5mm,跨距为20mm,力口载速度0.05mm/min;试样密度米用Archimedes排水法测量;采用X射线衍射仪分析纤维的结晶度,利用EM 2010型透电镜(HRTEM)和扫描电镜(SEM)观察纤维的显微结构和复合材料的断口形貌。

  2结果与讨论表1列出了M40B和T300碳纤维强碳化硅复合材料(复合材料C1和C2)的纤维体积分数、密度和力学性能。从表可知,复合材料C1的抗弯强断裂韧性均:明显高于复合材料,的e抗弯强度与断裂韧性,说明M40B碳纤维更适合于制备纤维强碳化硅复合材料。为复合材料的载荷一位移曲线。在图中载荷加阶段,复合材料C2表现为完全的线性关系,而复合材料C1却有一定程度的非线性关系,表明复合材料C2是典型的脆性断裂,而复合材料C1表现为一定程度的韧性断裂。由于复合材料的性能在很大程度上取决于纤维与基体间的界面特性,而界面特性又与纤维和基体的结构和性能以及制备工艺有关,因此,在复合材料基体和制备工艺相同的情况下,这种复合材料性能间的差别应主要来自于纤维结构和性能的差别。

  由于复合材料是在高温下烧结而成的,因此,纤维与基体间热膨胀系数的差异必将导致纤维与基体间产生影响复合材料界面特性的界面热应力。根刘文川aiuWenchuan)。热结构复合材料的制备及应用。材料导报(MaterRev),19948(2):62―66.

 
 
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