碳纖維增韌碳化硅基復合材料熱解炭界面層工藝優(yōu)化研究.pdf

1、先進陶瓷材料因其高強度，耐高溫，耐化學腐蝕，比重輕等優(yōu)點越來越被人們所重視，但是其脆性問題限制了這類材料在諸多高端領(lǐng)域的應用。為了解決陶瓷材料脆性較大這一缺點，采用碳纖維作為增強體制成陶瓷基體復合材料可以最大程度地結(jié)合碳纖維和碳化硅各自的優(yōu)勢，碳纖維在其中發(fā)揮高強度，高模量，高穩(wěn)定性的作用，使得這類復合材料在軍事領(lǐng)域、航天飛行器領(lǐng)域發(fā)揮更大作用的潛力。前驅(qū)體浸漬裂解法目前是制備Cf/SiC復合材料的主流工藝之一，它因為工藝過程簡短，對設(shè)

2、備要求較低，可制備厚壁以及形狀復雜、精密制件等特點備受材料工作者的喜愛，但是因為工藝過程中不可避免的對碳纖維造成物理和化學的損傷，使得碳纖維在復合材料中很難發(fā)揮出其高強特點，從而制約了復合材料整體性能。界面問題是該類復合材料制備過程中的核心問題之一。
　　 本課題選用國產(chǎn)T300碳纖維與進口M40J碳纖維作為增強纖維，在碳纖維表面通過化學氣相沉積技術(shù)沉積不同厚度的熱解炭，并且將沉積后的碳纖維一部分進行高溫熱處理，得到具有不同界面

3、狀態(tài)的碳纖維，再利用前驅(qū)體浸漬裂解工藝在較短工藝周期內(nèi)制備成“迷你”復合材料，通過SEM、拉曼光譜技術(shù)、復合材料力學拉伸強度測試考察不同界面層狀態(tài)對碳纖維增韌碳化硅基復合材料增韌效果的影響，得到了在特定實驗條件下，制備碳纖維增韌碳化硅基復合材料熱解碳界面層的最優(yōu)工藝參數(shù)，并且討論了熱解炭界面層與“迷你”復合材料力學性能的關(guān)聯(lián)性。
　　 通過SEM電鏡可以清晰明顯的觀察到沉積在碳纖維表面的PyC界面層，使用有PyC界面層的碳纖維增

4、韌碳化硅“迷你”復合材料在其表面以及截面照片中可以看出明顯的裂紋偏轉(zhuǎn)、界面層剝落以及廣泛的纖維拔出現(xiàn)象，說明了界面層對碳纖維與碳化硅的復合進行了改善。拉曼光譜的測試證明了在碳纖維表面沉積的PyC與碳纖維形成了統(tǒng)一的整體，并且改變了碳纖維表面碳的微觀結(jié)構(gòu)。力學測試表明:對于國產(chǎn)T300碳纖維而言，“迷你”復合材料的拉伸強度隨熱解炭厚度的增加其值有先增加后減小的趨勢（PyC的厚度在0-150nm的范圍內(nèi)），當界面層厚度約為60nm時達到最大