热解碳-SiC共沉积界面SiCf/SiC Mini复合材料的制备及其拉伸行为
2021-09-29刘桂良何宗倍蔺浩然张瑞谦陈招科王继平
刘桂良,何宗倍,蔺浩然,张瑞谦,陈招科,王继平
(1.中国核动力研究设计院,反应堆燃料及材料国家重点实验室,成都 610213;2.西安交通大学材料科学与工程学院,金属材料强度国家重点实验室,西安 710049;3.中南大学,轻质高强结构材料重点实验室,长沙 410083)
0 引 言
碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)复合材料是新一代纤维增强陶瓷基复合材料,具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能,是核聚变领域极具潜力的候选材料之一[1-5]。与纯SiC陶瓷相比,SiCf/SiC复合材料的韧性和塑性明显提高,断裂形式为非脆性断裂,其中SiC纤维和界面层的存在为塑韧性的提高起到了关键作用[6-9]。SiCf/SiC复合材料中界面层的制备方法包括化学气相渗透(CVI)工艺[10]、溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺、原位生长工艺和先驱体裂解工艺等。与其他制备方法相比,CVI工艺能够控制界面层的成分、厚度和结构,其制备温度和压力较低,对纤维的损伤较小,所制备的界面层能显著提升复合材料的力学性能[11-12]。CHATEAU等[13]研究发现:热解碳(PyC)界面层具有典型的层状结构,能够有效提高SiCf/SiC复合材料的塑性和韧性,但PyC界面层较差的高温抗氧化性导致复合材料难以在高温环境下服役。SiC界面层具有优异的抗氧化性能[14],因此可在PyC界面层上引入SiC相获得PyC-SiC共沉积界面层,改善PyC界面层的抗氧化性能。ALMANSOUR等[15]通过CVI工艺制备出含不同类型和不同体积纤维的SiCf/SiC复合材料,并研究了纤维类型、界面类型、纤维体积等对SiCf/SiC复合材料力学性能的影响。SAUDER等[16]研究了纤维类型与SiCf/SiC复合材料界面剪切强度和整体力学性能之间的关系。……
