RCLD工藝制備C-,f--C、C-,f--C-SiC材料及其性能的研究.pdf

1、本文選用碳?xì)譃樵鰪?qiáng)體,液態(tài)烴為前驅(qū)體,采用自行設(shè)計(jì)的快速化學(xué)液相沉積工藝(RCLD)制備C<,f>/C材料;研究了不同密度的氈體和不同的沉積時(shí)間對(duì)C<,F>/C材料密度及結(jié)構(gòu)的影響.結(jié)果表明:基體碳圍繞纖維呈同心圓層狀排列,層數(shù)的多少和厚度與氈體的密度有關(guān),碳纖維之間依靠基體碳連接.C<,f>/C材料的密度與沉積時(shí)間有關(guān),對(duì)于密度為0.12g/cm<'3>的氈體預(yù)制體,4h之前,材料密度增長(zhǎng)較快,4h～5h之間,材料密度增長(zhǎng)很小,5h～

2、6h之間,材料的密度基本保持不變;對(duì)于密度為0.58g/cm<'3>的氈體預(yù)制體,4h之前,材料密度增長(zhǎng)較快,4h～5h之間,材料密度增長(zhǎng)開始變慢,5h～6h之間,材料密度基本為一恒定值;對(duì)于密度為0.66g/cm<'3>的氈體預(yù)制體,在3h～6h過程中,材料的密度一直呈增大趨勢(shì).C<,f>/C材料的密度與氈體密度有關(guān),在相同的沉積時(shí)間下,材料的密度隨氈體密度的增加而變小. 測(cè)試了C<,f>/C材料的電阻率和肖式硬度,電阻率介于

3、87.5Ω·μm～119.5Ω·μm,平均值為103.5Ω·μm:當(dāng)氈體密度為0.12g/cm<'3>、0.58/cm<'3>、0.66g/cm<'3>時(shí),C<,f>/C材料的肖式硬度分別為78HSD、90HSD、96HSD. 使用萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)量了C<,f>/C材料的抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,最大值分別為122.51MPa和102.57MPa.通過分析研究了C<,f>/C材料抗彎強(qiáng)度的變化規(guī)律以及C<,f>/C材料的彎曲應(yīng)力-應(yīng)變

4、曲線特征.SEM觀察C<,f>/C材料斷面特征,分析了C<,f>/C材料彎曲斷裂機(jī)制.結(jié)果顯示,C<,f>/C材料抗彎強(qiáng)度隨氈體密度的增加而增大;界面結(jié)合能力強(qiáng)的材料呈現(xiàn)脆性斷裂特征,界面結(jié)合適中的材料出現(xiàn)假塑性效應(yīng). 研究了氧化效應(yīng)對(duì)C<,f>/C材料的組織結(jié)構(gòu)和宏觀尺度的影響.各溫度點(diǎn)下的等溫氧化失重曲線均服從線性規(guī)律,隨著溫度的升高,氧化失重率呈增加趨勢(shì).結(jié)合SEM,分析了氈體密度對(duì)C<,f>/C材料氧化微觀形貌的影響,研

5、究了氈體密度對(duì)C<,f>/C復(fù)合材料失重率的影響.研究表明:熱解碳更易于被氧化,隨著氈體密度的增加,C<,f>/C復(fù)合材料的氧化失重率減小,抗氧化性增強(qiáng). 以C<,f>/C復(fù)合材料為預(yù)制體進(jìn)行二次沉積得到C<,f>/C-SiC復(fù)合材料,密度最大達(dá)1.94g/cm3;開氣孔率最大為17.07﹪.研究發(fā)現(xiàn):材料密度越大,其開氣孔率越小.利用XRD、SEM及EDS等分析手段研究了C<,f>/C-SiC材料物相形態(tài)和分布,結(jié)果表明:Si

6、C和碳共沉積到C<,f>/C材料外表面和表層孔隙中.測(cè)量了C<,f>/C-SiC材料抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,C<,f>/C-SiC材料抗彎強(qiáng)度最大為119.54MPa,相比C<,f>/C材料大約降低5﹪～10﹪;抗壓強(qiáng)度最大為80.02MPa,相比C<,f>/C材料大約降低10﹪～15﹪.利用熱失重、DSC及氧化動(dòng)力學(xué)等分析手段,研究了C<,f>/C-SiC材料在空氣中的氧化行為.研究發(fā)現(xiàn),C<,f>C-SiC材料相比C<,f>/C材料其抗