C/C-SiC复合材料致密度影响因素
2021-03-02陈智勇徐颖强李妙玲高铭远
航空材料学报 2021年1期
陈智勇, 徐颖强, 肖 立, 李妙玲, 李 彬, 高铭远
(1.西北工业大学 机电学院,西安 710072;2.洛阳理工学院 机械工程学院,河南 洛阳 471023)
碳纤维增强碳化硅(C/C-SiC)复合材料具有硬度高、强度大、耐磨损、耐腐蚀耐高温、热膨胀系数小等优良特性[1-4],有着广泛的应用前景,受到国内外研究学者的青睐。C/C-SiC复合材料已广泛应用于高铁、航空航天等国防军工领域,例如高铁制动盘、飞机制动系统和涡轮叶片、高速飞行器热防护部件、火箭发动机喷管、喉衬和推力室等。
C/C-SiC复合材料的制备方法主要有先驱体转换法、反应熔渗法、热压法、化学气相渗透法。先驱体转换法是20世纪90年代发展起来的先进的制备方法,它的出现是C/C-SiC复合材料快速发展的直接动因之一。先驱体转换法优势突出,制备温度较低,不易损伤增强纤维,对不同的纤维预制体适应性较强,能够制备大尺寸、厚壁、形状复杂的C/C-SiC复合材料部件,且基体成分分布均匀[5-7];但先驱体在交联固化、裂解过程中,基体收缩率很大,导致微结构不致密。为获得高致密度、高性能的材料须多次浸渍裂解,制备成本较高,如何提升材料致密度是C/C-SiC复合材料的重要研究方向。
国内外对C/C-SiC复合材料的微观组织结构(开孔率、孔隙尺寸和分布等)调控等方面做了大量研究。Kumar等[8]研究了多孔体的液硅熔渗过程,认为渗透速率由所有孔隙控制;Zhang等[9]制备了孔隙相同、C相含量不同的C/C-SiC复合材料,结果表明,随着C相含量的增加,复合材料的弯曲强度和剪切强度逐渐提高;……
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