碳纤维增强SiBCN陶瓷基复合材料
的制备及性能
王秀军1.2
张宗波",2
曾凡
李永明'
（1中国科学院化学研究所，北京100190）(2中国科学院研究生院，北京100049)
徐彩虹"
文摘以自制的聚硼硅氮烷(P-SiBCN)为基体聚合物利用前驱体浸渍裂解技术(PIP)制备了二维碳纤维增强SiBCN陶瓷基复合材料，并对其力学性能进行了初步研究。经8次浸渍-裂解，所得复合材料室温弯曲强度为334MPa，800℃/氢气条件下弯曲强度367MPa。该复合材料未经抗氧化防护处理情况下，800℃静态空气中氧化3h后，强度保留率约为60%。
关键词聚硼硅氮烷，前驱体漫渍裂解技术，陶瓷基复合材料
Fabrication and Properties of Carbon Fiber Reinforced
SiBCNMatrixComposites
Wang Xiujun1,2
Zhang Zongbol.2
Zeng Fan'
LiYongming
(1 Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190)(2Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)
XuCaihong
AbstractCarbon fiber reinforced SiBCN-matrix composites were fabricated by polymer infiltration and pyrolysis route (PIP) with a lab-produced SiBCN precursor (P-SiBCN) as a matrix source. Their mechanical properties were investigated.The composite obtained from 8 PIP-cycles showed its flexure strengths of 334 MPa at room temperature, and in-situ flexure strength of 367 MPa at 800°C in inert gas atmosphere. The composite retained its 60% strengths upon bending even at 800° in air.
Key wordsPolyborosilazane, Polymer infiltration and pyrolysis, Ceramic matrix composites
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引言
连续纤维增强陶瓷基复合材料高温力学性能优异，是高温热结构的理想材料，已经广泛应用于航空航天等军工领域。近些年，在民用领域，连续纤维增强陶瓷基复合材料也找到新的增长点]。与CVI和 LSI技术相比，聚合物浸渍裂解技术(PIP)制备复合材料具有工艺简单的优点，该制备技术的发展也进一步推动了聚合物前驱体，尤其是含硅聚合物，如聚碳硅烷[2-3]、聚硅氧烷(4)、聚硅氮烷[5]以及聚硼硅氮烷等含杂原子聚合物的发展(6-9)。在这些前驱体中，聚硅氧烷商业可得或容易制备，化学性质稳定，结构调控方便，成本低廉。但由其热解制备的SiCO陶瓷由于高温下碳热还原反应的发生，使用温度上限为1 350℃。聚碳硅烷衔生的SiC陶瓷虽然热稳定性较高，但温度超过1500℃时，由于SiC结晶及晶粒粗化，SiC基复合材料的力学性能将显著下降。而几种
收稿目期：20120828
聚硼硅氮烷转化的SiBCN陶瓷，高温下由于纳米晶 BNC,相的存在，阻止了SiC及Si,N,的晶粒增长，使用温度可以高达1650℃甚至更高【10】，因此是较理想的高温陶瓷基复合材料前驱体。
Lee等曾报道使用B(C,H,SiMeH,),改性的聚硅氮烷作为前驱体(11-13]，制备碳纤维增强SiBCN复合材料，所得材料具有优异的力学性能，但该前驱体制备较为复杂。本文以自制的一种新型聚硼硅氮烷为前驱体制备了碳纤维增强SiBCN陶瓷基复合材料，并对其力学性能进行初步表征。
1实验 1.1原料
聚硼硅氮烷，自制1]，为黄色、黏稠的液相聚合物，与四氢腩、已烷等有机溶剂具有很好的相容性。在一定条件下其所含活性官能团可以发生交联反应生成硬质、透明的完整块体。固化后的块体，在氩气
作者简介：王秀军，1985年出生，博士研究生，主要从事功能陶瓷基复合材料研究。E-mail;wangxiujun@126.com
宇航材料工艺http://www.yhclgy.com2013年第2期万方数据
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