论文部分内容阅读
本文采用聚合物浸渍裂解法在碳纤维表面涂敷碳涂层，然后通过热压烧结工艺制备得到Cf/SiBCN复合材料。采用XRD、SEM、TG等分析手段和三点弯曲、单边缺口梁法等试验方法，研究了烧结温度对复合材料的组织结构、常温力学性能、抗热震性以及抗烧蚀性能的影响规律，以期为SiBCN陶瓷材料在高温领域的应用提供一定的参考。研究结果表明，通过改变浸渍液浓度和裂解温度两个因素，当酚醛树脂浸渍液浓度为40g/L、碳化温度为700℃时，碳纤维表面形成了一层致密均匀的涂层，而且纤维分散状态很好，纤维整体涂覆效果较为理想。烧结温度分别为1800℃、1900℃和2000℃。1900℃弹性模量最大，为55.6GPa。复合材料的抗弯强度随着烧结温度的升高而增大。2000℃烧结的复合材料抗弯强度70.5MPa。而断裂韧性变化不明显，其值在2.24～2.38MPa·m1/2。随着烧结温度的升高，复合材料抗热震性能下降。经过ΔT=1100℃的热震之后，1800℃烧结的复合材料残余强度为原始强度的56.9%。热震温差从900℃到1100℃时，由于SiO2的生成，弥补了Cf氧化后的留下的部分孔洞和沟槽，复合材料强度几乎没有减小。对热震后对材料表面和断口边界形貌观察发现，材料表面Cf被氧化，在试样表面留下许多孔洞和沟槽。观察断口内部形貌，发现内部仍有未损伤的Cf，在增强基体强度方面仍发挥着作用，并且随着距复合材料表面距离的增加，纤维的完整性逐渐提高。用氧乙炔焰对复合材料表面进行烧蚀，材料表面温度达到了2200℃左右。复合材料密度对材料烧蚀性能有显著的影响。随密度增加，烧蚀率呈下降趋势。2000℃烧结的复合材料烧蚀性能最佳，线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.0422mm·s-1和0.0137g·s-1。