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聚合物先驱体陶瓷法(PDC)由于拥有众多优点已成为制备高性能陶瓷的重要方法。聚碳硅烷(PCS)作为SiC基陶瓷的聚合物先驱体方面的研究已引起广泛关注。其中,一种超支化聚碳硅烷(HBPCS)由于其超支化结构,低粘度,可溶,较多的活性官能团等优点,适用于PDC法制备SiC基陶瓷复合材料而备受青睐。目前,在SiC基陶瓷中引入异质元素从而赋予陶瓷优异的电磁性能,成为高性能陶瓷研究的热点。 本论文以HBPCS为原料,合成了含钛、锆、铁的杂化先驱体,经交联裂解得到了含钛、锆、铁的SiC基复合陶瓷。采用傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振谱(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等测试方法分析先驱体的化学结构、组成和分子量;采用FTIR、热重分析(TGA)、X-射线粉末衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、化学元素分析、能谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动磁强计(VSM)等方法对聚合物先驱体的交联和陶瓷化产物的组成、热行为、结晶行为、微观结构和磁性能等进行表征。 首先,为降低交联温度,提高陶瓷产率,通过氢化聚碳硅烷(HPCS)和钛酸丁酯(TBT)化学反应制备含钛的聚碳硅烷先驱体,经交联、裂解得到SiC(Ti)复相陶瓷。研究表明:TBT中的烷氧基可与HPCS的硅氢发生缩合反应,形成Si-O-Ti键,促进HPCS的交联,提高陶瓷产率。当先驱体中Ti元素含量为5％,1400℃的陶瓷产率高达83％;1600℃出现β-SiC和TiC结晶。随着TBT引入量的增多,SiC的晶粒尺寸变小,表明Ti元素抑制SiC晶粒的长大;并且陶瓷中Ti元素含量可以通过先驱体中TBT的引入量进行调控。 其次,为提高陶瓷耐高温稳定性能和介电性能,通过AHPCS(烯丙基超支化聚碳硅烷)和二氯二茂锆、二氯二茂钛化合物共混,制备SiC/Zr(Ti)C/C复相陶瓷。研究表明:二氯二茂锆、二氯二茂钛的引入促进AHPCS的硅氢加成,脱氢耦合以及去氯化氢反应,提高陶瓷产率。对于AHPCS-Cp2ZrCl2杂化体系,1200℃的陶瓷产率为75.5％,1350℃出现部分结晶,1600℃,出现β-SiC和ZrC结晶。对于AHPCS-Cp2TiCl2杂化体系,1200℃的陶瓷产率高达82％,1350℃出现β-SiC和TiC的结晶,1600℃,β-SiC和TiC结晶峰进一步锐化。当Cp2TiCl2含量为25％,复相陶瓷的致密化程度最好,当Cp2TiCl2的含量高达50％,复相陶瓷具有优异的介电性能(tanθ=0.34.)。 最后,为提高陶瓷的磁性能,通过AHPCS和Fe(CO)5的化学反应制备含铁的聚碳硅烷先驱体,经交联裂解制备Fe-SiC复相陶瓷。研究表明:首先Fe(CO)5分解为多核羰基铁化合物,释放出CO参与AHPCS的交联反应,形成Si-O-Si键,促进AHPCS的交联,1200℃的陶瓷产率为83％。复相陶瓷中铁促进SiC晶粒的生长,900℃,出现SiC结晶,1300℃,β-SiC和α-Fe结晶峰进一步增强。含铁含量为1.51％的Fe-SiC复相陶瓷的饱和磁化强度为3.08emu/g。