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连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、高韧性、耐高温、耐辐射等优异性能,在航空航天、核能等领域具有较大的应用前景。目前制备SiC/SiC复合材料的有效途径之一为先驱体浸渍裂解(PIP)工艺,但工艺时间长及原材料成本高仍是制约PIP工艺制备SiC/SiC复合材料广泛应用的主要原因。本文基于微波加热的快速烧结特点,以微波加热代替常规加热对PIP工艺进行优化,希望减少工艺时间的同时能提高材料性能;同时基于三维编织技术,混合使用SiC纤维和性价比较高的C纤维,制备SiC纤维和C纤维混编预制件,降低原料成本;最后使用微波烧结制备混编纤维增强SiC基复合材料,兼顾微波烧结与纤维混编两方面的优势,既大大缩短了工艺时间,又有效降低了成本,达到了较好的效果。首先研究了常规和微波加热温度对聚碳硅烷(PCS)裂解产物的成分与微观结构,以及常规和微波处理温度对SiC纤维单丝拉伸性能与微观形貌的影响,结果表明:相同温度下,PCS微波和常规裂解产物中Si和C原子比例相差较多,O原子比例相差不大,微波比常规裂解产物含有数量更多、结晶度更高的β-SiC微晶以及数量更少的残余C。KD-I型SiC纤维的拉伸强度和拉伸模量随微波或常规处理温度的升高(800°C~1400°C)均出现先升高后降低的趋势;KD-II型SiC纤维的拉伸强度和拉伸模量随微波处理温度的升高(1100°C~1400°C)出现降低趋势。研究了800°C~1100°C微波和常规烧结SiC/SiC复合材料的致密化、弯曲性能、断裂行为,结果表明:较高的烧结温度和较低的烧结升温速率可获得较高致密度的SiC/SiC复合材料;相同烧结温度下,微波烧结SiC/SiC复合材料的弯曲强度和断裂韧性均高于常规烧结,1100°C微波烧结SiC/SiC复合材料的弯曲强度和韧性为551.5±51.7MPa和19.2±1.7MPa·m1/2。从SiC纤维和SiC基体的显微模量、界面结合及孔隙率三个方面解释了微波烧结SiC/SiC复合材料的弯曲模量在相同烧结温度下比常规烧结低的原因。通过退火处理缓解了SiC纤维和SiC基体的残余拉应力,使两者的显微模量得到显著提升;由纳米压痕测试结果计算可知,微波烧结SiC/SiC复合材料中纤维和基体的残余拉应力大于常规烧结;微波或常规烧结温度越高,纤维和基体的残余拉应力就越大。研究了微波加热方式下的烧结时间、热模压压力、裂解碳(PyC)涂层厚度、SiC纤维类型对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料的致密化、弯曲性能及微观结构的影响,结果表明:改变每个PIP周期的烧结时间可以协调SiC/SiC复合材料的界面结合强度和SiC纤维增强体的性能,每个PIP周期烧结时间为1.0h时,复合材料的力学性能较高。改变热模压压力可以协调SiC/SiC复合材料的致密度和界面结合强度,热模压压力过高或过低均对复合材料的力学性能不利,热模压压力为3MPa时,复合材料的力学性能较高,弯曲强度、模量、断裂韧性分别为492.7±36.8MPa、47.4±4.4GPa、23.4±1.5MPa·m1/2,密度达到2.16g·cm-3。在使用热模压工艺的前提下,改变SiC纤维的PyC涂层厚度可以协调复合材料的致密度和界面结合强度,PyC涂层厚度为0.20μm的SiC/SiC复合材料力学性能较高,弯曲强度、模量、断裂韧性分别为523.7±49.4MPa、61.2±3.4GPa、21.4±1.1MPa·m1/2。使用比KD-I耐高温性能更优异的KD-II型SiC纤维制备SiC/SiC复合材料,可明显地改善复合材料的力学性能,1200°C微波烧结KD-II/SiC复合材料的弯曲强度、模量、断裂韧性分别为643.6±46.7MPa、76.9±9.5GPa、31.3±0.7MPa·m1/2。定义了两种四步法三维混编方式,混编三维四向矩形预制件整体仿真图和周期结构步进数均展示了混编预制件的结构复杂性;大部分情况下,两种纱锭在周期结构步进数内的出现机率都有趋近于1:1的趋势,因此基于刚度矩阵的可加和性,将混编预制件简化为两个单种纤维预制件组合而成,为计算混编纤维复合材料的刚度性能提供了有力依据。基于现有的三胞模型及刚度平均法,计算了编织角和体积分数对SiC纤维和C纤维混编增强SiC基复合材料刚度性能的影响规律,验证了计算模型和程序的合理性;使用KD-I型SiC纤维和T300型C纤维制备了混编预制件,并用微波加热方式下的PIP工艺制备了SiC基复合材料,测试了复合材料纵向拉伸性能,结果表明,拉伸模量计算值与实验值相差不大,验证了三胞模型和计算程序的可靠性;混编纤维复合材料的拉伸性能介于C/SiC和SiC/SiC复合材料之间,说明微波烧结可用于混编纤维增强SiC基复合材料的制备,兼顾了两者的优点。