SiC纤维增强镍基复合材料的界面研究

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SiC纤维具有高比刚度、高比强度及优良的耐高温性能,其主要力学性能可保持到1000-1200℃,是高温结构材料理想的增强体。SiC纤维增强Ni基复合材料可以显著提高Ni基合金的比刚度和比强度,降低材料构件的重量,满足制备先进发动机关键部件对材料的高要求。但另一方面,SiC纤维在高温下与Ni基体的界面反应将严重地降低纤维的力学性能;其次,SiC纤维与Ni基体材料的热膨胀系数的不匹配,将导致在复合材料制备和使役过程中材料界面裂纹和缺陷的萌生,这是发展SiC纤维增强Ni基复合材料需要解决的关键问题。 为解决SiC与Ni界面反应、缓解界面应力等问题,本文尝试了用高温氧化法和电弧离子镀法以及溶胶凝胶法等方法对纤维进行表面涂覆处理制备出C-Al<,2>O<,3>,SiO<,2>-Al<,2>O<,3>复合涂层,在纤维与基体Ni之间设置扩散障碍层,通过真空热压法制备出SiC<,f>/Ni复合材料。经过150h,850-950℃真空热处理后,复合涂层很好地保护了纤维的完整性,涂层中的Al<,2>O<,3>层与基体Ni界面结合良好,有效地阻挡了SiC<,f>/Ni界面处元素互扩散。C-Al<,2>O<,3>涂层的C层出现了扩散现象,但涂层基本保持完整;SiO<,2>-Al<,2>O<,3>涂层中SiO<,2>层与纤维界面结合处萌生裂纹。C-Al<,2>O<,3>与SiO<,2>-Al<,2>O<,3>复合涂层相比C-Al<,2>O<,3>具有更好的阻挡界面原子互扩散和缓解界面相容性的作用。
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