壳核结构SiC/C纤维的制备与吸波性能的研究
2021-05-10王坤,张涛,王建,夏龙
王 坤,张 涛,王 建,夏 龙
(哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院,威海 264200)
0 引 言
轻质高强的碳(C)纤维具有很多优点而常被应用于航空航天材料[1],而单一C纤维氧化稳定性较差,且温度高于500 ℃,在氧化气氛下,极易发生氧化[2],限制了C纤维在一些苛刻条件下的应用。为提高C纤维抗氧化性,常在其表面制备涂层,所以抗氧化、强吸波性能涂层的研发受到了科研工作者的关注。
SiC作为一种宽带隙半导体材料[3],在10-3~10-4Ω·m范围内电阻率可调,具有高击穿场强、高饱和载流子漂移速度和高导热性。SiC纤维凭借其高模量、高强度、强抗蠕变性[4]、与基体相容性好以及耐高温、抗氧化等优点,阻止氧气进入与C纤维基体发生氧化,从而增强抗氧化性[5-6],被视为陶瓷基复合材料最理想的增强相材料。此外,碳纤维作为一种常见的介电损耗材料[7-8],成本相对SiC纤维较低,然而碳纤维作为吸波材料存在吸收频带窄、阻抗匹配性差等问题[9],SiC与碳系材料具有良好的化学物理相容性和相近的线膨胀系数,可以弥补碳纤维以上两种缺陷,因此,本文提出了制备SiC/C纤维复合吸波材料的工艺。
国内外虽很多方法已经制备出SiC/C纤维包覆材料[10-11],但对C纤维外的SiC纤维层厚度的影响因素研究较少,且影响SiC层厚度因素以及其影响机理还尚不清晰,活性碳纤维转化法[12-13]使用硅粉与C纤维作为原料进行反应,如何在纤维表面制得SiC,受什么因素影响还尚不明确。
本文利用碳纤维活性转换法,在熔岩法和蒸镀法的对比条件下,以碳纤维为碳源原位生长形成壳核结构SiC/C纤维包覆结构,研究温度、保温时间对制备的壳核结构样品抗氧化性与吸波性能的关系,寻找最佳的抗氧化性与吸波性能和工艺条件的关系。……
