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不同界面SiC/SiC复合材料的断裂行为研究

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无机材料学报 2016年第1期31卷 58-62页

作者：赵爽杨自春周新贵海军工程大学舰船高温结构复合材料研究室武汉430033 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国家重点实验室长沙410073

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC/SiC)是极具前景的高温结构材料。通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺分别制备了PyC界面和CNTs界面SiC/SiC复合材料,对两种SiC/SiC复合材料的整体力学性能以及界面剪切强度等进行了测试表征,并对材料中裂纹... 详细信息

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiC/SiC)是极具前景的高温结构材料。通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺分别制备了PyC界面和CNTs界面SiC/SiC复合材料,对两种SiC/SiC复合材料的整体力学性能以及界面剪切强度等进行了测试表征,并对材料中裂纹的产生与扩展进行了原位观测。结果表明,两种界面SiC/SiC复合材料弯曲强度相近,但PyC界面SiC/SiC复合材料的断裂韧性约为CNTs界面SiC/SiC复合材料的两倍。在PyC界面SiC/SiC复合材料中,裂纹沿纤维–基体界面扩展,PyC涂层能够偏转或阻止裂纹,材料呈现伪塑性断裂特征;而在CNTs界面SiC/SiC复合材料中,裂纹在扩展路径上遇到界面并不偏转,初始裂纹最终发展为主裂纹,材料呈现脆性断裂模式。

关键词： SiC/SiC复合材料界面力学性能断裂行为原位观测

先驱体浸渍裂解结合化学气相渗透工艺下二维半和三维织构SiC/SiC复合材料的结构与性能

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材料导报 2018年第16期32卷 2715-2718页

作者：赵爽杨自春周新贵海军工程大学舰船高温结构复合材料研究室武汉430033 国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国家重点实验室长沙410073

通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的Si... 详细信息

通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的SiC/SiC复合材料具有较低的密度(1.98~2.43g·cm-3)和热导率(0.85~2.08 W·m^(-1)·K^(-1)),初期CVI纤维涂层能够提高纤维-基体界面剪切强度(~141.0 MPa),从而提高SiC/SiC复合材料的力学性能,后期CVI整体涂层明显提高了2.5DSiC/SiC复合材料的密度、热导率和力学性能,对3DSiC/SiC复合材料性能的影响不明显。

关键词：先驱体浸渍裂解(PIP) 化学气相渗透(CVI) 编织结构碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料致密度热导率力学性能

Si-C-N_(np)/Si_3N_4复合材料的室温和高温显微结构与力学性能

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材料工程 2002年第9期30卷 30-32页

作者：唐耿平张长瑞冯坚周新贵国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点试验室长沙410073

以 Si- C- N纳米微粉为增强相 ,Si3N4 为基相 ,采用热压的方法制备了 Si Cp/ Si3N4 纳米复相陶瓷。应用扫描电镜 (SEM)、高分辨透射电镜 (HRTEM)对其结构进行了观察 ,并讨论了结构与性能之间的关系。结果表明 ,所得的 Si Cp/ Si3N4 复... 详细信息

以 Si- C- N纳米微粉为增强相 ,Si3N4 为基相 ,采用热压的方法制备了 Si Cp/ Si3N4 纳米复相陶瓷。应用扫描电镜 (SEM)、高分辨透射电镜 (HRTEM)对其结构进行了观察 ,并讨论了结构与性能之间的关系。结果表明 ,所得的 Si Cp/ Si3N4 复相陶瓷的室温力学性能比氮化硅单相陶瓷有较大的提高 ,而 135 0℃断裂韧性达 14 .6 6 MPa· m1 / 2 。Si C微晶在晶粒内和在晶界玻璃相内的钉扎作用是材料高温性能提高的主要因素。

关键词： Si-C-Nnp/Si3N4复合材料力学性能 Si-C-N纳米微粉显微结构氮化硅碳化硅纳米复相陶瓷

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蛋白发泡法制备泡沫陶瓷固化工艺研究

无机材料学报 2012年第12期27卷 1331-1335页

作者：殷刘彦周新贵余金山赵爽罗征杨备国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073

选用蛋清蛋白作为发泡剂,采用蛋白发泡法制备了高孔隙率的泡沫氮化硅陶瓷.设计了三种不同固化工艺:常压固化、恒压固化和高压固化,固化气压依次升高,研究了固化气压对泡沫陶瓷开孔率、孔隙形貌和孔径分布的影响.其中,恒压固化制品的平... 详细信息

选用蛋清蛋白作为发泡剂,采用蛋白发泡法制备了高孔隙率的泡沫氮化硅陶瓷.设计了三种不同固化工艺:常压固化、恒压固化和高压固化,固化气压依次升高,研究了固化气压对泡沫陶瓷开孔率、孔隙形貌和孔径分布的影响.其中,恒压固化制品的平均孔径和开孔率最高,分别为210μm和78.6%,且孔径分布比较均匀,常压固化次之,高压固化制品开孔率和平均孔径最低.常压和恒压固化制品为椭球形孔洞,有一定的排列取向,而高压固化制品多为规则的球形孔.随着固化气压的升高,制品孔壁厚度增加,高压固化制品的孔壁厚度最高,其压缩强度接近50 MPa.

关键词：蛋白发泡泡沫陶瓷氮化硅固化工艺

炉温对化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的影响

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国防科技大学学报 2002年第6期24卷 23-26页

作者：刘荣军周新贵张长瑞曹英斌国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

采用SEM、EDX、XRD测试手段对沉积炉壁产物进行了分析,结果表明:低温区沉积的SiC涂层全为β SiC;高温区SiC涂层中含有少量的游离态Si和α SiC;高温区SiC颗粒的形核和生长速率大于低温区;所以温度是影响化学气相沉积SiC涂层组成及显微结... 详细信息

采用SEM、EDX、XRD测试手段对沉积炉壁产物进行了分析,结果表明:低温区沉积的SiC涂层全为β SiC;高温区SiC涂层中含有少量的游离态Si和α SiC;高温区SiC颗粒的形核和生长速率大于低温区;所以温度是影响化学气相沉积SiC涂层组成及显微结构的主要因素。

关键词：涂层组成显微结构炉温梯度化学气相沉积 SiC涂层碳化硅陶瓷材料三氯甲基硅烷

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PIP工艺制备陶瓷基复合材料的研究现状

航空制造技术 2014年第6期57卷 30-34页

作者：周新贵国防科技大学航天科学与工程学院

陶瓷基复合材料具有高熔点、低密度、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能,在航空航天及核裂变、核聚变领域具有广泛的应用潜力,连续纤维增韧的陶瓷基复合材料是目前的研究热点。

关键词：陶瓷基复合材料 PIP 制备工艺连续纤维增韧航空航天高熔点低密度

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单向C_f/SiC复合材料的弯曲疲劳性能

硅酸盐学报 2001年第3期29卷 278-281页

作者：曹英斌张长瑞周新贵陈朝辉国防科技大学航天与材料工程学院先进陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室长沙410073

对单向Cf/SiC复合材料进行了三点弯曲疲劳性能测试 ,得到了复合材料的应力 -寿命曲线 (S -N曲线 ) ,并对其进行线性拟合 ,得到疲劳最大应力与复合材料疲劳寿命的关系 ;考察了疲劳过程中刚度下降和疲劳裂纹产生情况 .结果表明在疲劳过程... 详细信息

对单向Cf/SiC复合材料进行了三点弯曲疲劳性能测试 ,得到了复合材料的应力 -寿命曲线 (S -N曲线 ) ,并对其进行线性拟合 ,得到疲劳最大应力与复合材料疲劳寿命的关系 ;考察了疲劳过程中刚度下降和疲劳裂纹产生情况 .结果表明在疲劳过程中复合材料的弯曲模量有 3个变化阶段 :首先在疲劳加载初期 ,弯曲模量的下降速度及幅度都较大 ;其次在弯曲模量下降到原始弯曲模量的 85 % (13 3GPa)后 ,其变化方式没有明显的规律可循 ,有时甚至可能上升 ;最后复合材料发生疲劳断裂时 ,模量将发生突变 .显微结构分析表明 :基体横向裂纹群的产生是疲劳断裂的独有特征 .它的产生是由于基体SiC的断裂应变小于碳纤维的断裂应变。

关键词： Cf/SiC复合材料陶瓷基复合材料疲劳性能应力-寿命曲线弯曲模量疲劳裂纹

先驱体转化-热压单向C_f/SiC复合材料的高温弯曲力学行为

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硅酸盐学报 2001年第5期29卷 435-438页

作者：曹英斌张长瑞周新贵陈朝辉国防科技大学航天与材料工程学院先进陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室长沙410073

研究了采用先驱体转化 -热压烧结制备的单向Cf/SiC复合材料室温 ,15 73,172 3,192 3K温度下力学行为 ,并从显微结构的特征分析了单向Cf/SiC复合材料高温力学行为的变化原因 .结果表明 :Cf/SiC复合材料的室温 ,15 73,172 3 ,192 3K温度... 详细信息

研究了采用先驱体转化 -热压烧结制备的单向Cf/SiC复合材料室温 ,15 73,172 3,192 3K温度下力学行为 ,并从显微结构的特征分析了单向Cf/SiC复合材料高温力学行为的变化原因 .结果表明 :Cf/SiC复合材料的室温 ,15 73,172 3 ,192 3K温度下弯曲强度分别为5 5 0 ,392 ,394,5 74MPa ,弯曲模量分别为 15 7,14 8,132 ,83GPa .Cf/SiC复合材料破坏时 ,其破坏方式将从室温和 15 73K的分层断裂向172 3K ,192 3K的脆性断裂转化 .Cf/SiC显微结构的分析表明 ,在纤维周围和大晶粒间存在着大量的有一定结晶程度的玻璃相。

关键词：碳纤维增强碳化硅复合材料高温力学性能显微结构先驱体转化热压陶瓷基复合材料

原位生长碳纳米管及其在SiC_f/SiC复合材料中的应用

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中国有色金属学报 2011年第10期21卷 2650-2658页

作者：周新贵余金山孙科赵爽国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料国家重点实验室长沙410073

采用碳纳米管改善纤维与基体间的界面结合,同时利用碳纳米管自身的优异性能对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）进行二次增强。通过化学气相沉积工艺（CVD）在SiC纤维编织件内原位生长碳纳米管,优化碳纳米管原位生长过程中的碳... 详细信息

采用碳纳米管改善纤维与基体间的界面结合,同时利用碳纳米管自身的优异性能对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）进行二次增强。通过化学气相沉积工艺（CVD）在SiC纤维编织件内原位生长碳纳米管,优化碳纳米管原位生长过程中的碳源流量、反应温度和反应时间等工艺参数,对碳纳米管的原位生长工艺及机理进行系统分析,并结合先驱体浸渍裂解工艺（PIP）制备CNTs-SiCf/SiC复合材料,探讨原位生长碳纳米管的引入对复合材料力学性能的影响。结果表明,优化后的工艺参数如下：反应温度750℃,C2H2、H2和N2流量比1/1/3,C2H2流量100~150 mL/min,反应时间60 min;碳纳米管的引入使SiCf/SiC复合材料的弯曲强度、弯曲模量和断裂韧性分别提高了16.3%、90.4%和106.3%。

关键词： SiCf/SiC复合材料碳纳米管化学气相沉积原位生长浸渍裂解