cf表面涂层及cf%2fsibcn复合材料制备和性能

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1、国内图书分类号：TB321学校代码：10213国际图书分类号：666密级：公开工学硕士学位论文Cf表面涂层及Cf/SiBCN复合材料制备与性能硕士研究生：潘丽君导师：贾德昌教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB321U.D.C:666ADissertationfortheMaster’DegreeinEngineeringTHESURFACECOATINGONCfANDTHEPREPERATIONANDPROPERTIESOFCf/SiBCNCOMPOSI

2、TECandidate：PanLijunSupervisor：Prof.JiaDechangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMater.Sci.&Eng.DateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要本文采用聚合物浸渍裂解法在碳纤维表面涂敷碳涂层，然后通过热压烧结工艺制备得到C

3、f/SiBCN复合材料。采用XRD、SEM、TG等分析手段和三点弯曲、单边缺口梁法等试验方法，研究了烧结温度对复合材料的组织结构、常温力学性能、抗热震性以及抗烧蚀性能的影响规律，以期为SiBCN陶瓷材料在高温领域的应用提供一定的参考。研究结果表明，通过改变浸渍液浓度和裂解温度两个因素，当酚醛树脂浸渍液浓度为40g/L、碳化温度为700℃时，碳纤维表面形成了一层致密均匀的涂层，而且纤维分散状态很好，纤维整体涂覆效果较为理想。烧结温度分别为1800℃、1900℃和2000℃。1900℃弹性模量最大，为55.6GPa。复合材料的抗弯强度随着烧结温度的升高而增大。2000℃

4、烧结的复合1/2材料抗弯强度70.5MPa。而断裂韧性变化不明显，其值在2.24～2.38MPa·m。随着烧结温度的升高，复合材料抗热震性能下降。经过ΔT=1100℃的热震之后，1800℃烧结的复合材料残余强度为原始强度的56.9%。热震温差从900℃到1100℃时，由于SiO2的生成，弥补了Cf氧化后的留下的部分孔洞和沟槽，复合材料强度几乎没有减小。对热震后对材料表面和断口边界形貌观察发现，材料表面Cf被氧化，在试样表面留下许多孔洞和沟槽。观察断口内部形貌，发现内部仍有未损伤的Cf，在增强基体强度方面仍发挥着作用，并且随着距复合材料表面距离的增加，纤维的完整性逐渐

5、提高。用氧乙炔焰对复合材料表面进行烧蚀，材料表面温度达到了2200℃左右。复合材料密度对材料烧蚀性能有显著的影响。随密度增加，烧蚀率呈下降趋势。2000℃烧结的复合材料烧蚀性能最佳，线烧蚀率和质量烧蚀率分别为-1-10.0422mm·s和0.0137g·s。关键词：碳纤维表面涂层；Cf/SiBCN复合材料；力学性能；抗热震性能；抗烧蚀性能-I-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractThesurfacecoatingonCfwascoatedbyprecursorimpregnationandpyrolysis(PIP),andthenCf/SiBCNcompos

6、iteswerefabricatedbyhot-presssinteringtechnique(HP)underdifferenttemperatures.Theeffectofsinteringtemperatureonmicrostructure,mechanicalproperties,thermalshockresistanceandanti-ablativepropertiesofthecompositeswasinvestigatedbymeansofXRD,SEM,TG,aswellasthreepointbendingandsingleedgenot

7、chedbeambendingtestsandsoon.ItwillprovideusefulreferencesfortheexploitationanddevelopmentofSiBCNceramicsonhightemperaturefields.Theexperimentalresultsshowthatbychangingtwofactors-theconcentrationoftheimpregnatingsolutionandpyrolysistemperature,thecarbonfibersurfaceformedalayerofdense