马青松,李中权,梁松林,肖 旅

(1.国防科学技术大学,新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,湖南 长沙 410073;2.上海航天精密机械研究所,上海201600)



碳纤维增强莫来石复合材料的制备与性能研究

马青松1,李中权2,梁松林1,肖 旅2

(1.国防科学技术大学,新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室,湖南 长沙 410073;2.上海航天精密机械研究所,上海201600)

为解决传统溶胶制备的碳纤维增强莫来石复合材料致密化效率低、制备周期长、性能不理想等缺陷，以碳纤维布叠层缝合预制件为增强体，以符合莫来石化学计量比的Al2O3-SiO2溶胶为原料，通过浸渍-干燥-热处理技术路线制备C/Mullite复合材料。研究了Al2O3-SiO2溶胶的烧结收缩与莫来石化行为，对复合材料工艺进行了初步优化，表征了氧乙炔焰烧蚀性能。所用Al2O3-SiO2溶胶的固含量30.7%，陶瓷产率18.3%，经1 300 ℃热处理后，莫来石化基本完成，且表现出明显的烧结收缩。形成了能避免碳纤维布分层开裂的复合工艺路线。获得了四点弯曲强度和断裂韧性分别为210.6 MPa，11.2 MPa·m1/2的C/Mullite复合材料。在氧乙炔焰烧蚀中，莫来石基体分解生成Al2O3和SiO2，在热流和机械冲刷作用下，大量SiO2流失，复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.049 g/s，0.12 mm/s。

莫来石； 复合材料； 碳纤维； 三维增强体； 溶胶； 制备； 力学性能； 烧蚀

0 引言

莫来石(Mullite)陶瓷具有密度低、热膨胀系数低、抗氧化和抗高温蠕变性能好等特点，其最显著的特点是强度和韧性随温度升高而增加，在1 300 ℃时强度和韧性是室温状态下的1.7倍，在1 500 ℃时强度保留率能达到90%，在1 600 ℃时还能保持较好的抗蠕变能力和化学稳定性[1]。……