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纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法

时间:2018-12-10 18:11:07  来源:  作者:

     化学气相沉积技术(CVD) 通过对增强纤维构成的骨架沉积陶瓷基体制备复合材料,沉积温度一般为1100-1500,优点是制备中纤维的机械损伤和化学损伤较小,但同时制备周期较长,并且在沉积过程中容易造成孔隙闭塞,使复合材料的致密性下降。化学气相渗透法(CVI) 是通过孔隙渗透至预制体内部进行沉积,由于工艺便于操作,能同时沉积多个预制体,但是对于粗厚型的坯体渗透效果较差,容易出现孔洞和沉积不均匀的缺陷。北京航空材料研究院采用位控化学气相沉积法,制得的Cf/SiC 材料密度达到2144g/m3,为理论密度的96%。国防科技大学(CN102276279A) 将化学气相沉积与先驱体浸渍裂解工艺相结合,制备碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷材料,综合了两种工艺的优点,解决了坯体容易出现孔洞的问题。

 反应熔渗烧结法是将SiC C 的混合浆料压入到SiC 纤维预制体中,干燥后渗入熔体Si,与C 接触反应烧结得到复合材料。其优点是生产效率较高、残余孔隙率低,但渗Si 后往往容易在最终产品中残余Si,降低了材料的高温性能及抗中子辐照性能。Yoshida 等在该工艺的基础上还发展了叠层反应烧结法,将C/SiC 混合物制成薄片,与BN 包覆的碳化硅纤维交替叠放制成坯体,最后对坯体渗入熔体Si 后反应烧 结。

 料浆浸渍及热压烧结法是将可烧结的基体粉末和纤维通过浸渍工艺制成坯体,高温加压烧结使其紧密结合得到复合材料。该方法能够制备得到性能较好的纤维增强陶瓷基复合材料,但在制备大尺寸及形状复杂的坯体时具有局限性,并且由于工艺需要热压烧结,容易使三维编织物增强陶瓷基复合材料的骨架变形和损伤。

 前驱体有机聚合物浸渍裂解制备陶瓷基复合材料是将纤维预制体在合成的有机聚合物前驱体溶液中浸渍,交联固化后在一定条件下裂解转化为陶瓷基体。其优点是裂解温度较低,对纤维造成的热损伤和机械损伤比较小,但是由于高温裂解过程中小分子溢出,难以达到预期的致密性,而为了获得理想的致密度,必须经过多次浸渗处理,制备周期较长。国防科技大学(CN102206090A) 采用二乙烯基苯改性的聚甲基硅烷作为先驱体浸渍裂解工艺的浸渍剂,减少浸渍- 烧结的循环次数,大幅度降低了复合材料的制造周期和制造成本。

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