PIP工艺制备陶瓷基复合材料的研究现状

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1、论坛FORUMPIP工艺制备陶瓷基复合材料的研究现状ResearchStatusofCeramicMatrixCompositesviaPIPProcess国防科技大学航天科学与工程学院周新贵陶瓷基复合材料具有高熔点、低密度、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，在航空航天及核裂变、核聚变领域具有广泛的应用潜力，连续纤维增韧的陶瓷基复合材料是目前的研究热点。陶瓷基复合材料具有高熔点、低介绍。密度、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优周新贵PIP工艺简介异性能，在航空航天及核裂变、核聚教授，博士生导师，现任国防科技大学航天科学与工程学院副总工程师，变领域具有广泛的应用潜力，连续纤

2、1PIP工艺的起源[1]全国专业标准化技术委员会委员、功能维增韧的陶瓷基复合材料是目前的20世纪60年代，继Ainger等通陶瓷标准化技术委员会委员、中国材料研究热点。其制备方法主要有：聚合过热解一种含氮有机物制备出氮化物研究学会青年委员会理事、中国仪表功[2]物浸渍裂解工艺（PolymerInfiltration陶瓷后，Chantrell等提出了先驱体能材料学会常务理事、中国硅酸盐学会特种陶瓷分会理事、中国航空学会复合andPyrolysis,PIP）、化学气相渗透工热解的概念。Verbeek在1973~1974材料专业分会非聚合物基复合材料委艺（Chemica

3、lVaporInfiltration,CVI）、年间，将三氯甲基硅烷与甲胺反应生员会委员、中国材料研究学会会员。主纳米浸渍与瞬时共晶相工艺（Nano-成的CH3Si(NHCH3)3，经热缩合得到要专业方向为陶瓷基复合材料，作为第InfiltratedTransientEutectoid,NITE）一种脆性的固态硅氮烷树脂，该树脂一和第二负责人主持科研项目13项。在SiC/SiC复合材料制备与应用方向和反应浸渗工艺（ReactionInfiltration,可在220℃下熔融纺丝，经不熔化处f有较为深入的研究，获国家科技进步二RI）等。这几种工艺方法各有千秋，理后在

4、1100℃下烧成氮化硅陶瓷纤等奖1项、部委级二等奖1项，获国家[3-5]但PIP工艺在制备陶瓷基复合材料构维。1975年Yajima则用二氯二甲发明专利11项。在国内外学术期刊和件方面具有独特优势，本文主要针对基硅烷与金属钠反应生成聚硅烷，并学术会议上发表论文80余篇，其中50多篇被SCI和EI收录。其起源、特点以及应用现状进行简单随后将聚硅烷经裂解重排生成聚碳硅30航空制造技术·2014年第6期论坛FORUMKeyTechnologyforCeramicMatrixComposites陶瓷基复合材料关键技术烷，然后经熔融纺丝、不熔化处理、裂PIP工艺的基本过程（

5、见图1）为：易产生微裂纹、气孔和损伤纤维，影[6-7][13-15]解制备SiC纤维。很快在1983利用液态陶瓷先驱体浸渍纤维预制响制品性能。年由日本碳公司实现了该工艺制备件，液态先驱体在交联固化后再经过[8]高温裂解转化为陶瓷基体，随后重复PIP工艺制备SiC纤维的连续化生产。VerbeekPIP工艺制备陶瓷基和Yajima在先驱体法制备陶瓷材浸渍－裂解过程数个周期以最终制陶瓷基复合材料体系料方面的成功引起了材料界极大的得致密CFRCMCs。聚合物先驱体是整个PIP工兴趣，并且迅速掀起了先驱体转化3PIP工艺特点艺的关键，目前用于PIP工艺（PolymerDer

6、ived）制备陶瓷材料的PIP工艺的主要优点是：的聚合物先驱体已由聚碳硅烷[9]复合材料的研究现状研究热潮，以先驱体制备陶瓷材料（1）分子的可设计性。（Polycarbosilane,PCS）、聚氮硅烷为对象的研究迅速从法国、日本发展利用有机合成的丰富手段，通过（Polysilazane,PSZ）扩展到聚硼硅烷、到德国、美国、英国等西方国家。分子设计可以合成出所需组成与结聚硼硅氮烷、聚钛硅烷、聚铝硅烷、聚美国能源部在1993开始支持构的先驱体，进而实现对最终陶瓷材甲基硅烷（PMS）、硼吖嗪、聚硅氧烷ResearchStatusofCeramicMatrixComp

7、ositesviaPIPProcess道康宁公司等实施了为期10年料的组成、结构与性能的设计。（Polysiloxane，PSO）等。其适合制备的CFCC（ContinuousFiberCeramic（2）良好的加工性。的陶瓷基体也由传统的SiC，扩展到Composites）研究计划，开展了PIP工先驱体转化法制备陶瓷可获得了BN、ZrC、SiBN陶瓷等。在这里重国防科技大学航天科学与工程学院周新贵艺制备可工业化应用的陶瓷基复合密度低、强度可满足加工需要的中间点讨论PIP工艺制备的碳化硅基复材料技术研究。随后NASA的一系产品，可以很容易对其实施精细加合材料，简单

8、介绍一下Z