先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法制备Cf／ZrC—SiC复合材料.pdf

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1、第42卷第4期人工晶体学报V01．42No．42013年4月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSApril，2013一先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法制备Cf／ZrC—SiC复合材料蒋进明，王松，李伟(国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国家重点实验室，长沙410073)摘要：以先驱体浸渍裂解结合反应熔渗工艺将c／c．SiC材料内部富余的自由碳相转变为ZrC超高温陶瓷，带《备了c／ZrC．SiC复合材料。对C／C．Sic基材的孔隙进行了设计，利用XRD和SEM分析了Cf／ZrC-siC复合材料的微观结构和物相组成。结

2、果表明：采用PII'法可制备具有理想孔隙率的c／c—SiC基材；1800℃熔渗Zr-Si合金反应制得的C／ZrC—SiC材料主要由SiC和ZrC相组成；高温条件下熔融金属与基体反应的同时，还会侵蚀碳纤维。热解碳涂层能保护纤维。关键词：反应熔渗；C／ZrC-SiC；微观结构中图分类号：TB323文献标识码：A文章编号：1000-985X(2013)04-0692-03C／ZrC-SiCCompositesPreparedbyPthRMIJIANGJin—ming，WANGSong，LIWei(ScienceandTechnolog

3、yonAdvancedCeramicFibersandCompositesLaboratory，NationalUniversityofDefenseTeehndogy，Changsha410073，China)(Received23September2012)Abstract：C／ZrC．SiCcompositewaspreparedbyPIPwithRMIthroughtheconversioncarbonofc／c—SiCintoZrCphase．TheopenporosityofC／C-SiCwasdesigned。an

4、dthecomponentandmicrostructureoftheC／ZrC．SiCcompositewereeharacterized．Theresultsshowthattheidealopenporosityofc／c—SiCcouldbeobtainedbyPIPprocess，andthemaincompositionsCf／ZrC—SiCcomposites，whichpreparedbyheatingzr．Sialloyto1800。I二．wereZrCandSiCphase．ereactionbetweenm

5、eltandfibremaycausethedegradationofcarbonfibreAndcarbonfibreCanbekeepfrombeingdamagedbyPyCcoating．Keywords：reactivemeltinfiltration；Cf／ZrC—SiC；microstrueture引．言C／SiC陶瓷基复合材料高温力学性能良好，是航天等领域新高温结构材料研究的热点之一⋯。但sic基体在高于1650℃的高温情况下软化，限制了其在更高温度领域的应用。为提高C／SiC材料的耐温性，研究者尝试把耐超高温陶

6、瓷组元引入其中。耐超高温陶瓷是在超高温的极端环境下使用的候选材料，具有高熔点、高强度、好的抗热震性能以及化学稳定性等特性。其中，zrC陶瓷的熔点因为熔点高3540，且密度相对其他难熔金属碳化物较低，受收藕日期：2o12-o9-23基金项目：国家自然科学基金项目(51002186)作者简介：蒋进明(1987-)，男，湖北省人，博士。E-marl：88jiangjinming~163．corn通讯作者：王松，副研究员。E-mail：liwei3205@163．tom第4期蒋进明等：先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法制备C／Zm-SiC复合

7、材料693到了极大地关注。研究者采用化学气相渗透(CVI)和先驱体浸渍裂解法(PIP)将ZrC陶瓷引入到C／SiC材料中。在纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺中，反应熔渗法的成本较低，且能实现构件的快速近净成型，因而优势明显引。本文采用先驱体浸渍裂解结合反应熔渗法，制备了C／ZrC—SiC陶瓷基复合材料，研究了c／z~c·SiC复合材料的微观结构，考察了预置体孔隙和碳涂层对材料组织与性能的影响。2实验以体积分数约为10％的I30o针刺整体毡为预制体，采用化学气象沉积(CVD)法制备了热解碳涂层(PyC)。采用先驱体裂解~(PIP)

8、，以质量配比1：1的聚碳硅烷(PCs)和二乙烯基苯(DVB)混合液为先驱体溶液，反复进行先驱体浸渍—50℃交联固化一+1200oC裂解过程，控制其孔隙率为30％左右，制备了c／c-SiC基材。以zr含量为97．1wt％的Zr-Si合金为渗剂，在1800℃真空条件