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碳纤维增强碳化硅陶瓷基(Cf/SiC)复合材料与陶瓷材料相比较具有更优异的强度密度比、耐温性和抗热震性,在航空航天领域具有广阔的发展前景。对于Cf/SiC复合材料,如何提高其断裂韧性是一个共性的难题,传统方法是在复合材料制备过程中引入热解碳(PyC)界面层,以提高断裂韧性。但是由于碳纤维表面化学惰性较强,影响了纤维与基体之间浸润性能。因此,最好的解决方法是对碳纤维进行表面改性以提升复合材料的界面结合性能。基于以上思路,本课题首先采用多分子偶联剂法分别对碳纤维及氧化石墨烯(GO)进行偶联改性,通过不同的多功能偶联剂活性基团的化学反应将GO接枝到碳纤维表面,发现碳纤维表面接枝GO后,在碳纤维、硅烷偶联剂和GO三者之间形成了高能化学键,可以有效阻止纤维断裂,主要体现在接触角下降51%,表面能增加146.5%,拉伸强度升高4.4%,模量提升7.5%。同时GO的引入有效增加了纤维表面粗糙度,从而提升了界面机械联锁性能,使得界面剪切强度(IFSS)提高64.5%,有效的改善了纤维与基体的界面结合性能。其次采用浸渍裂解法,使用酚醛树脂先驱体溶液,在碳纤维表面制备均匀且厚度可控的PyC层,研究了碳纤维改性前后对PyC层均匀性和厚度的影响规律。结果表明碳纤维的表面石墨化程度随着裂解温度的升高而减小,结构缺陷增加,使拉伸强度随着裂解温度的升高会逐渐减小,因此PyC层的最优裂解温度为700°C。接枝GO的碳纤维,其表面制备PyC层的厚度增加,抗氧化性能增强,制备的Cf/PyC试样的拉伸强度提高7.4%。最后采用先驱体浸渍裂解法(PIP),制备得到碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料,研究了碳纤维表面接枝GO和制备PyC层对Cf/SiC复合材料的影响。结果表明GO和PyC层的引入,可以使基体裂纹发生偏折,同时产生明显的纤维拔出现象,有效的改善了纤维与基体之间的界面结合。随着GO的加入和PyC中间层厚度增加,复合材料的石墨化程度增加,抗氧化性能增强,拉伸强度增加,Cf/SiC复合材料的拉伸强度分别比未处理碳纤维制备的复合材料拉伸强度分别提高了47.8%、63.4%和172.4%。