原位反應(yīng)法制備Cf-ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料及性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料(Cf/HTCs)廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，是目前的研究熱點(diǎn)之一。其制備方法是在Cf/SiC復(fù)合材料的基體中，引入耐超高溫陶瓷相(UHTCs)，利用超高溫陶瓷相優(yōu)異的抗氧化、抗燒蝕性能，來提高其高溫性能。超高溫陶瓷相主要包括過渡金屬碳化物和硼化物，研究最多的是ZrB2和ZrC。本課題考慮到ZrB2和ZrC在高溫環(huán)境下耐受破壞的能力，充分利用兩者抗破壞的能力范圍，向Cf/SiC復(fù)合材料中引入ZrB2和ZrC兩相超

2、高溫陶瓷相，希望發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，制備性能優(yōu)異的Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料。
　　選擇以鋯粉、硅粉、碳化硼和酚醛樹脂為原料，其中酚醛樹脂為碳源，采用原位反應(yīng)法合成Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料。
　　為確定Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料的制備工藝，首先確定基體ZrB2-ZrC-SiC合成的熱處理工藝。在900℃-1700℃范圍內(nèi)9個溫度點(diǎn)對原料混合物進(jìn)行熱處理，對每個溫度點(diǎn)的生成物進(jìn)行物相組成分析，

3、確定合成目標(biāo)粉體產(chǎn)物的最低溫度為1600℃。在該溫度下，分別在真空環(huán)境和惰性氣體（氬氣）環(huán)境下對原料混合物進(jìn)行熱處理，比較生成物的物相組成和微觀結(jié)構(gòu)，確定惰性氣體保護(hù)氣氛是基體合成的最佳環(huán)境，分析基體的合成機(jī)制。至此，確定了基體合成的最佳熱處理工藝為1600℃惰性氣體環(huán)境。
　　采用化學(xué)氣相沉積法在碳纖維表面沉積界面形成無界面、碳界面和C/SiC界面三種界面類型的纖維增強(qiáng)體，然后通過浸漬裂解工藝過程進(jìn)行基體填充，為提高復(fù)合材料致密

4、度，該過程要反復(fù)多次，最后經(jīng)高溫處理制備三種界面類型的Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料。
　　比較三種Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料的致密度、開氣孔率和超高溫相含量等指標(biāo)，分析其物理力學(xué)性能，另外對其彎曲強(qiáng)度和斷裂行為進(jìn)行比較，證實(shí)含有C/SiC界面的Cf/ZrB2-ZrC-SiC復(fù)合材料的性能較好，對該類型的復(fù)合材料進(jìn)行抗氧化和抗燒蝕性能測試，對氧化后和燒蝕后的表面微觀形貌和物相組成進(jìn)行測試。在復(fù)合材料的表面形成覆