碳纤维增强SiC陶瓷复合材料的制备

来源 :中国科学院光电技术研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qq540531049
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SiC是一种综合性能优良的结构材料,在许多工程领域具有广阔的应用前景。在光学领域,SiC是一种理想的反射镜材料。中科院光电所制备的RB-SiC轻型反射镜性能良好,可满足工程化应用的要求。本论文开展了SiC陶瓷增韧技术研究,主要目的是采用反应烧结法制备与RB-SiC反射镜材料性能匹配、可用于制作反射镜光学构件的SiC基复合材料,为发展所谓“全SiC轻型反射镜”技术奠定技术基础。 本论文研究了一种新颖的生坯成型技术,即采用环氧树脂固化的原位注模凝固成型技术。这种方法有利于制作大尺寸、复杂形状的SiC陶瓷及其复合材料构件。 研究表明,以C<,1>作为SiC陶瓷的增韧相, SiC复合陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性都有所降低。原因是渗Si时,熔融Si与C<,1>反应,破坏了纤维的结构,从而导致了性能下降。用扫描电镜观察断口形貌,可发现发生了有纤维的反应现象存在。 用SiC晶须增韧SiC陶瓷,断裂韧性提高明显。扫描电镜观察样品的断口,可观察到SiC晶须拔出和SiC晶须桥联现象。说明复合材料的主要增韧机制是晶须的桥联和拔出。此外,纳米或亚微米级SiC颗粒也是韧性提高的原因之一。测试结果表明,当晶须添加量为2%(wt)时,复合材料的性能最优,密度为2.719g/cm<3>;弯曲强度为243 MPa;断裂韧性为6.34 MPa.m<12>,提高了41.2%。 热学性能测试表明,以碳纤维、SiC晶须增韧的复合材料的热膨胀系数、热导率均与RB-SiC反射镜材料相匹配。
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