碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料的性能与微结构
孙银洁
李秀涛
宋扬
石晓斌
许春来
（航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京100076）
文摘利用前驱体浸渍、裂解方法制各了两种超高温胸光基复合材料，并对材料的力学性能进行了评价。采用SEM、EDS表征手段分析了材料复合过程中的微观结构特征，获得了工艺过程中碳纤维、基体、界面特征及其变化规律。结果表明，材料致密化周期减少，热处理时间缩短，对纤维的损伤减轻，能充分提高碳纤维的强度利用率，从而提高材料的力学性能。
关键词超高温陶瓷复合材料，破纤维，前驱体，微观结构，性能
PropertiesandMicrostructuresofCarbonFiberReinforced
Ultra-HighTemperatureCeramicMatrixComposites
SunYinjie
LiXiutao
SongYang
ShiXiaobin
Xu Chunlai
( National Key Laboratory of Advanced Functional Composite Materials Aerospace, Aerospace Research Instutute
of Materials &. Processing Technology,Beijing 100076)
AbstractCarbon fiber reinforced ultra high temperature ceramic composites were prepared by precur-sor infiltration pyrolysis, The characteristics of carbon fiber, matrix and fibermatrix interface of the com posites were obtained by microstructures analysis, The correlations of processing-microstructure-mechanical properties were illustrated by the analysis of the precursor properties, the preparation, merhanical properties and microstructure. Results show that less dipping cycles and pyrolysis time can reduce the damage of the carbon fibers and then improve the mechnical properties of the ultra-high temperature ceramic composites.
Key wordsUltra-high temperature ceramic composite, Carbon fiber, Precursor, Microstructure, Properties
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引言
随着宇航技术的飞速发展，一些高端太空飞行器的相关研究已经提上日程(1-7)，特别是在超声速飞行器、再人大气系统和火箭推进系统等方面，对超高温防热材料的需求更加迫切，因此，需进一步加强碳纤维增强陶瓷基复合材料的基础研究，为其在未来飞行器中的应用奠定技术和理论基础。本文采用前驱体浸渍、裂解工艺制备了两类碳纤维增强陶瓷基复合材料，对其力学性能进行了评价，并结合材料复合过程中的纤维、基体及其界面的微观特征的变化，揭示材料工艺一微观结构一宏观性能的关联性。
1实验 1.1原料
采用高强碳纤维T700所制备的增强体碳毡织物。基体前驱体采用两种；一种含硅有机前驱体；另一种为含硅有机前驱体中掺杂难熔金属锆化合物的混合物。两种前驱体分别采用I型和Ⅱ型前驱体来
收稿日期，201110—08
表示，所对应的复合材料也分别采用I、Ⅱ型复合材
料来表示（下同）。 1.2复合工艺
复合材料的制备采用液相浸溃工艺进行复合，对上述的增强体进行多次浸溃/裂解循环，最终使材料密度达到设定范固，浸渍裂解后经1800℃以上高温处理。
1.3分析与表征
密度采用质量体积法进行测试。室温弯曲性能按QJ2099—1991测试，设备为美国MTS-Alliance Rf/100电子万能试验机。材料微观结构采用英国 CamScan公司产Apollo300型场发射扫描电子显微镜观察，加速电压20kV，日本EIKO公司产IB一3 型离子溅射仪喷金制样。
2结果与分析 2.1材料性能
I型和Ⅱ型复合材料的力学性能如表1所示。
作者简介：孙银，1975年出生，博士，高级工程师，主要从事复合材料微结构的研究
宇航材料工艺万方数据
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2011年第6期
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