SiCf(w)对Cf/SiO2陶瓷复合材料力学与抗热震性能的影响

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本文以Cf、SiCf、熔石英粉、SiCw等为原料,采用真空热压烧结工艺制备了SiCf(w)-Cf/SiO2陶瓷基复合材料。采用XRD、SEM、TEM等分析手段和三点弯曲、单边缺口梁法等试验方法,研究了在复合材料10vol%Cf/SiO2基础上,进一步引入SiCf、同时引入SiCf和SiCw时,其含量变化对SiCf(w)-Cf/SiO2陶瓷基复合材料力学、热学及抗热震性能的影响规律。结果表明,所加SiCf含量分别为0vol%、5vol%、10vol%、15vol%时,其致密度和抗弯强度呈降低-增加-降低的趋势变化,而断裂韧性和断裂功先不断增加后降低。其中,5vol%SiCf-Cf/SiO2复合材料中熔石英发生大量析晶,析晶量约42%,析出产物为α-方石英。而10vol%SiCf-Cf/SiO2复合材料的综合力学性能最好,抗弯强度、断裂韧性和断裂功分别为97.9MPa、2.15MPa·m1/2、287.2J/m2,弹性模量为46.3GPa。引入SiCf后,复合材料的热导率随着SiCf含量的增加而增加,材料的热膨胀系数先增加后下降。材料具有优良的抗热震性能,经过T=1100℃热震之后,材料的最低残余强度保持率为58.8%。在5vol%SiCf-Cf/SiO2中加入5vol%SiCw以及在10vol%SiCf-Cf/SiO2的复合材料中加入10vol%SiCw时,复合材料中熔石英的析晶量大大降低。并且材料的抗弯强度、断裂韧性、断裂功都明显增加。由于SiCw具有较高的模量,因此加入晶须后复合材料的弹性模量明显增加。加入SiCw后,复合材料的热膨胀系数降低,热导率增加,经过T=1100℃热震之后,材料的最低残余强度保持率为56.5%。通过对复合材料的断裂行为的分析发现,本实验所制备的复合材料的断裂方式均为伪塑性断裂。
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