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SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)具有低密度、高温性能稳定、抗外部冲击载荷性能强、对裂纹不敏感的特点,是一种集结构承载和耐苛刻环境的轻质新型高温热结构材料,受到研究者的广泛关注。要获得高强度高韧性的SiCf/SiC复合材料离不开高质量的SiC纤维和先进的陶瓷烧结工艺。SiC纳米纤维(SiCnf)具有优异的性能,例如高强度、高模量、耐高温、高抗氧化性和高耐化学腐蚀性,是理想的陶瓷基复合材料增强材料。然而,目前作为增强体的SiCnf大多数是在陶瓷烧结过程中原位生长形成的,生长质量受孔隙或间隙大小与分布的影响,往往存在界面涂层制备困难、“架桥”效应及含量少等问题。本文以硅粉和碳黑为原料合成的SiC粉末为基体原料,以SiC纳米纤维为增强体,采用热压烧结工艺制备了增强体含量可控的SiC陶瓷基复合材料(SiCnf/SiC),并采用浸渍裂解法在SiC纳米纤维表面制备了氮化硼(BN)涂层,研究了增强体含量、烧结温度及BN界面涂层对SiCnf/SiC复合材料性能的影响。主要研究内容如下:(1)以硅粉和碳黑为原料,在高温下通过Si的直接碳化法制备了SiC粉末。SiC粉末通过除碳、高速搅拌分离、静置沉淀取上层悬浮液、NaOH溶液处理后,获得了平均粒径约为50 nm的高纯度SiC纳米粉末。在热压烧结工艺下,与微米级SiC粉末相比,由SiC纳米粉末制备出的SiC陶瓷相对密度更高、力学性能更加优异,陶瓷断面中晶粒尺寸分布均匀,有晶粒拔出现象。(2)以SiC纳米纤维为增强体,采用热压烧结工艺制备了SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基复合材料,研究了不同SiC纳米纤维含量和不同烧结温度对SiC陶瓷基复合材料性能的影响。当SiC纳米纤维的含量为15 wt%时,SiC复合材料的综合性能达到最优,抗弯强度和断裂韧性分别为678.2 MPa和8.33 MPa.m1/2。陶瓷断面中增强体分散均匀,有纳米纤维拔出、桥接现象。当烧结温度为1850℃时,断面结构逐渐致密,气孔减少,有少量SiC纳米纤维的拔出。SiC陶瓷基复合材料中存在的纳米纤维的拔出、纳米纤维对裂纹的偏转、纳米纤维桥接,消耗了大量的断裂能,达到增强增韧的作用。(3)采用浸渍裂解法在SiC纳米纤维表面制备了BN涂层。以硼酸和尿素为前驱体,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成膜剂,配制了不同浓度的前驱体溶液,将SiC纳米纤维浸渍在前驱体溶液中烘干后,在不同裂解温度下制备了 BN涂层。随着前驱体溶液浓度和裂解温度的升高,BN涂层的厚度增加。在前驱体溶液浓度为0.5 mol/L、裂解温度为1000℃的条件下,SiC纳米纤维表面包覆的BN涂层厚度均匀。XRD和红外分析表明SiC纳米纤维表面包覆的涂层为h-BN。与无BN界面层的相比,有BN界面层的SiC陶瓷基复合材料断面结构中有较多的纤维拔出,抗弯强度和断裂韧性得到了很大幅度的提高。BN界面层的存在改善了SiC陶瓷基复合材料的力学性能。综上所述,论文采用BN涂层包覆SiC纳米纤维增强SiC陶瓷基体,陶瓷基复合材料的力学性能得到了大的提高,但没有体现明显的韧性断裂效果。今后还需要在界面层的设计与制备、提高SiC纳米纤维体积分数含量、避免纤维断裂以及保持高长径比等方面做进一步的优化研究。