SiC纤维

摘要： SiC纤维具有良好的耐高温抗氧化特性,是陶瓷基复合材料的关键原材料之一.在高温陶瓷基复合材料制备过程及实际服役过程中,均需对SiC纤维进行高温热处理.为了获得SiC纤维在高温工艺过程及高温服役过程中的性能变化规律,通过对SiC纤维进行高温氩气和空气环境热处理,研究了热处理对SiC纤维拉伸性能及微观形貌等的影响,并对支撑纤维的工艺性能和使用性能进行了分析.将国产二代SiC纤维分别置于1000°C的氩气环境和空气环境热处理30 h,并采用纤维电子强力仪测试了纤维的拉伸性能;使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)及拉曼光谱等分析手段,分析了SiC纤维的微观结构及化学成分的演变情况;探讨了SiC纤维高温氧化过程、纤维表面变化与力学性能衰退之间的关系.研究结果表明:国产二代SiC纤维在1000°C氩气环境热处理30 h后,其性能基本不变化,纤维内部SiC微晶结晶度提高有利于性能提升;而1000°C空气环境热处理30 h使得SiC纤维表面氧化出现SiO2层及孔洞,初始光滑的纤维表面变粗糙,导致SiC纤维拉伸强度显著降低约26％.

摘要： 针对连续SiC纤维增强钛基复合材料(TMCs)制件的制备工艺特点,分析了TMCs制件可能产生的缺陷及其超声检测难点,对TMCs整体叶环纤维/钛合金结合界面处的空洞类缺陷的超声底波监控结果进行模拟仿真,并对特定尺寸TMCs整体叶环进行了缺陷检测;结合超声检测试验和解剖分析结果,分析了TMCs整体叶环结合界面处出现的空洞类缺陷的特征,确定了底波监控在TMCs整体叶环纤维/钛合金结合界面超声检测缺陷信号识别中的作用,为TMCs制件内部质量的超声检测提供了技术支持。

摘要： 轻质耐高温的碳化硅纤维增韧的碳化硅基复合材料及其环境障涂层(SiC_(f)/SiC CMCs+EBCs)系统在航空发动机不断攀升的涡轮前温度面前展现出了极大潜力,经过20多年的研发,CMC/EBC部件已成功用于现役航空发动机高温端,新的研究也层出不穷。SiC_(f)/SiC CMCs+EBCs系统的关键制备工艺包括纤维制备、预制体编织、界面层制备、基体增密和涂层。纤维质量、预制体结构和界面层性能决定了CMC的力学性能,而基体和EBC左右了系统的抗氧化性和环境稳定性。在新型先驱体/新工艺/新涂层材料开发、编织结构优化、原材料利用率和工艺稳定性等方面,CMC/EBC制备技术还有进一步提高的空间。

摘要： 在基于先驱体聚碳硅烷转化制备SiC陶瓷纤维过程中,交联过程是保持纤维形貌和提高陶瓷产率的必要条件.本研究以含丙烯酸酯基的聚碳硅烷(A-PCS)为原料,通过引入自由基热引发剂在热解升温过程中实现原料的交联成型.采用红外光谱仪(FT-IR)和差示扫描量热仪(DSC)研究了引发剂含量对A-PCS交联程度、交联速率以及热降解速率的影响规律;采用热失重(TG)、元素分析仪和X射线衍射仪(XRD)分析了陶瓷产率、陶瓷产物组成以及无定形态随温度的变化.研究结果表明:加入自由基热引发剂可提高A-PCS中的丙烯酸酯基的交联速率,减少交联阶段的热失重;将质量百分比为1％自由基热引发剂的A-PCS以5°C/min升至250°C时,丙烯酸酯基反应完全,1500°C的陶瓷产率为69.5％;通过静电纺丝加工工艺可获得直径介于2～5μm的A-PCS原丝,并通过后续升温热解转化为SiC纤维;所得SiC纤维形貌规整、无熔并现象,且随着热解温度的升高从无定形态向结晶形态转变.

摘要： 目的制备出复合碳化硅(SiC)纤维的磷酸钙骨水泥。方法使用超声法、煅烧法制备骨水泥固相组分之一磷酸四钙(TTCP),固相液相组分按一定比例混合制备磷酸钙。同时制备出含有不同质量分数的SiC纤维复合型骨水泥。采用X射线粉末衍射法(XRD)和红外光谱法(FTIR)分析TTCP的纯度,对固化后的骨水泥进行模拟体液浸泡实验,测定模拟体液pH值、样品的抗压强度以及扫描电子显微镜(SEM)分析样品的表面形貌。结果XRD和FTIR测试发现通过超声法和煅烧法制备出的TTCP纯度较高,当加入7%SiC纤维时骨水泥的抗压强度可达到48.95MPa,其固化时间在14.2min内,pH的变化范围7.3~8.6,均符合临床使用要求。结论复合7%SiC纤维的磷酸钙骨水泥具有较好的抗压强度,可进一步探究其临床使用价值。

摘要： 目的制备出复合碳化硅(SiC)纤维的磷酸钙骨水泥。方法使用超声法、煅烧法制备骨水泥固相组分之一磷酸四钙(TTCP),固相液相组分按一定比例混合制备磷酸钙。同时制备出含有不同质量分数的SiC纤维复合型骨水泥。采用X射线粉末衍射法(XRD)和红外光谱法(FTIR)分析TTCP的纯度,对固化后的骨水泥进行模拟体液浸泡实验,测定模拟体液pH值、样品的抗压强度以及扫描电子显微镜(SEM)分析样品的表面形貌。结果XRD和FTIR测试发现通过超声法和煅烧法制备出的TTCP纯度较高,当加入7%SiC纤维时骨水泥的抗压强度可达到48.95MPa,其固化时间在14.2min内,pH的变化范围7.3~8.6,均符合临床使用要求。结论复合7%SiC纤维的磷酸钙骨水泥具有较好的抗压强度,可进一步探究其临床使用价值。

摘要： 煤泥矿物成分主要以粘土质矿物和石英砂为主,有机质主要以—COOH、—OH、—C=O和—OCH:等烯烃类、烷基侧链和杂原子官能团等形式存在,升温过程中有机质在400°C左右分解生成多孔碳.当温度升高至1200°C时,有机质裂解多孔碳相继与煤泥中石英砂、偏高岭石高温分解生成方石英和莫来石高温分解生成的方石英发生反应生产β-SiC,而添加石英砂煤泥样品则主要发生多孔碳与添加石英砂之间反应,伴随有微量SiC纤维相生成.煤泥中少量长石相和含钙矿物相也相继发生反应促进SiC晶相生成,微量重金属元素分别起到提高材料性能、促进反应烧结等作用.

摘要： 研究了采用化学气相渗透工艺制备2D-SiCf/SiC复合材料的真空蠕变性能,蠕变温度为1200、1300和1400°C,应力水平范围为100～140 MPa.用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)分别观察分析了2D-SiCf/SiC复合材料的蠕变断口形貌和微观结构.结果表明,2D-SiCf/SiC复合材料的主要蠕变损伤模式包括基体开裂、界面脱粘和纤维蠕变.桥接裂纹的纤维发生蠕变并促进了基体裂纹的张开、位移增大,进一步导致复合材料蠕变断裂,在复合材料蠕变过程中起决定性作用.2D-SiCf/SiC复合材料的蠕变性能与SiC纤维微观结构的稳定性密切相关.在1200°C/100 MPa时,纤维晶粒没有长大,复合材料的蠕变断裂时间大于200 h;蠕变温度为1400°C时,纤维晶粒明显长大,2D-SiCf/SiC复合材料蠕变断裂时间缩短至8.6 h,稳态蠕变速率增大了三个数量级.

摘要： 采用磁控溅射先驱丝+真空热压法制备了SiCf/Ti-22Al-24Nb-1Mo 复合材料，并对其在700°C、 750°C、800°C进行长时间热暴露实验，得到了复合材料界面区反应层长大速率及界面区长大扩散激活能；研究了复合材料界面区元素扩散机理，确定了界面反应产物，发现了元素扩散规律。

摘要： 采用磁控溅射先驱丝+真空热压法制备了SiCf/Ti-22Al-24Nb-1Mo 复合材料，并对其在700°C、 750°C、800°C进行长时间热暴露实验，得到了复合材料界面区反应层长大速率及界面区长大扩散激活能；研究了复合材料界面区元素扩散机理，确定了界面反应产物，发现了元素扩散规律。

摘要： 采用磁控溅射先驱丝+真空热压法制备了SiCf/Ti-22Al-24Nb-1Mo 复合材料，并对其在700°C、 750°C、800°C进行长时间热暴露实验，得到了复合材料界面区反应层长大速率及界面区长大扩散激活能；研究了复合材料界面区元素扩散机理，确定了界面反应产物，发现了元素扩散规律。

摘要： 采用磁控溅射先驱丝+真空热压法制备了SiCf/Ti-22Al-24Nb-1Mo 复合材料，并对其在700°C、 750°C、800°C进行长时间热暴露实验，得到了复合材料界面区反应层长大速率及界面区长大扩散激活能；研究了复合材料界面区元素扩散机理，确定了界面反应产物，发现了元素扩散规律。

摘要： 采用磁控溅射先驱丝+真空热压法制备了SiCf/Ti-22Al-24Nb-1Mo 复合材料，并对其在700°C、 750°C、800°C进行长时间热暴露实验，得到了复合材料界面区反应层长大速率及界面区长大扩散激活能；研究了复合材料界面区元素扩散机理，确定了界面反应产物，发现了元素扩散规律。

摘要： 在SiC纤维表面利用直流磁控溅射PVD(Physical VaporDeposition)技术沉积钛合金是制备钛基复合材料的重要工艺过程。研究了直流磁控PVD技术在SiC纤维表面沉积钛合金工艺中，靶基距对涂层厚度分布，结构演变，薄膜生长的影响，并通过表面轮廓仪，XRD(X-RayDiffraction)，原子力显微镜对涂层进行表征。结果表明：随着靶基距的减小，涂层均匀性降低，沉积率增加，能量增高，生长模式由V型柱状晶变为等轴柱状晶;柱状晶由多个纳米柱状晶合并形成。

摘要： 在SiC纤维表面利用直流磁控溅射PVD(Physical VaporDeposition)技术沉积钛合金是制备钛基复合材料的重要工艺过程。研究了直流磁控PVD技术在SiC纤维表面沉积钛合金工艺中，靶基距对涂层厚度分布，结构演变，薄膜生长的影响，并通过表面轮廓仪，XRD(X-RayDiffraction)，原子力显微镜对涂层进行表征。结果表明：随着靶基距的减小，涂层均匀性降低，沉积率增加，能量增高，生长模式由V型柱状晶变为等轴柱状晶;柱状晶由多个纳米柱状晶合并形成。

摘要： 在SiC纤维表面利用直流磁控溅射PVD(Physical VaporDeposition)技术沉积钛合金是制备钛基复合材料的重要工艺过程。研究了直流磁控PVD技术在SiC纤维表面沉积钛合金工艺中，靶基距对涂层厚度分布，结构演变，薄膜生长的影响，并通过表面轮廓仪，XRD(X-RayDiffraction)，原子力显微镜对涂层进行表征。结果表明：随着靶基距的减小，涂层均匀性降低，沉积率增加，能量增高，生长模式由V型柱状晶变为等轴柱状晶;柱状晶由多个纳米柱状晶合并形成。

摘要： 在SiC纤维表面利用直流磁控溅射PVD(Physical VaporDeposition)技术沉积钛合金是制备钛基复合材料的重要工艺过程。研究了直流磁控PVD技术在SiC纤维表面沉积钛合金工艺中，靶基距对涂层厚度分布，结构演变，薄膜生长的影响，并通过表面轮廓仪，XRD(X-RayDiffraction)，原子力显微镜对涂层进行表征。结果表明：随着靶基距的减小，涂层均匀性降低，沉积率增加，能量增高，生长模式由V型柱状晶变为等轴柱状晶;柱状晶由多个纳米柱状晶合并形成。

摘要： 为了探寻C层对涂碳Sic纤维增强Ti-15-3钛合金基复合材料(C-Sic/Ti-15-3)中热残余应力的影响,本文建立了不同C层厚度时C-Sic/Ti-15-3复合材料的有限元模型,模拟了复合材料中热残余应力的分布。研究发现,在Sic纤维表面增加C涂层能够明显降低复合材料中的热残余应力,Sic表面的热解碳层厚度对复合材料中的热残余应力有很大影响。随着热解碳层厚度的增加,最大Mises应力以及径向应力呈现先减小后增大的趋势。

摘要： 本发明涉及一种利用SiC纳米晶粒在SiC纤维表面原位合成Ti3SiC2界面相的制备方法，先利用化学气相沉积法在SiC纤维表面制备一定厚度的热解碳以改变SiC纤维表面的化学组成；然后将其掩埋于含有Si和Ti元素的熔盐体系中；之后对其进行热处理，利用SiC纤维内部的SiC纳米晶粒与纤维表面的PyC以及熔盐环境中的Si和Ti反应合成出Ti3SiC2界面相。本发明首创采用CVD结合熔盐法，利用SiC纳米晶粒在SiC纤维表面通过原位合成的方式制备Ti3SiC2界面相，所得界面相与SiC纤维和后续基体可以实现较强的结合能力，而且该Ti3SiC2界面相具有与SiC纤维增强陶瓷基复合材料常用PyC和氮化硼界面相不同的增韧机制，相比之下其还具备更好的抗氧化性。

摘要： 本发明提供了一种制备包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维的方法，包括：提供SiC纤维；采用有机溶剂稀释SiBCN前驱体，制得SiBCN前驱体溶液；以SiBCN前驱体溶液作为浸渍液通过前驱体浸渍裂解法在SiC纤维表面上形成SiBCN涂层，得到包含SiBCN涂层的SiC纤维；(4)以甲基三氯硅烷作为前驱体通过化学气相沉积法使SiC纤维进一步包含SiC沉积涂层，从而得到包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维。本发明还提供了一种包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维及其在制备SiC/SiC陶瓷基复合材料中的应用。本发明方法制得的SiC纤维具有高的抗氧化性能和涂纤维‑涂层界面结合力和拉伸强度，还为后期用于制备SiC/SiC复合材料时提供了良好的基体‑纤维界面结合力，从而提高了复合材料的综合性能。

摘要： 本发明属于SiC陶瓷基零件制备领域，并公开了一种SiC纤维增强SiC陶瓷基零件的制备方法及产品。(a)将热塑性酚醛树脂、硅粉和碳化硅纤维混合形成混合溶液；(b)将混合溶液处理获得复合粉体；采用复合粉体进行増材制造形成初坯，将该初坯进行热解碳化获得预制体；(c)将预制体在热固性酚醛树脂溶液中进行浸渗，固化，然后再次热解碳化形成新的预制体；(d)将重复步骤(c)多次获得最终的预制体，将该最终的预制体反应烧结，使得其中的碳与硅发生反应生成碳化硅，以此获得含有碳化硅纤维的SiC陶瓷基零件。通过本发明，近净成形具有复杂结构的SiC纤维增强SiC陶瓷基零件，致密度高，结合力强。

摘要： 本发明提供一种在C/SiC复合材料中原位生长β-SiC纳米纤维的方法，其步骤：（1）将碳纤维织物在管式炉中脱胶除去表面环氧树脂胶；加热温度在350~450°C，保温25~40min，氮气保护；将聚碳硅烷充分溶解于溶剂中，配成质量百分比浓度在30~40%聚碳硅烷溶液；（2）采用真空浸溃的方法将聚碳硅烷溶液浸渍碳纤维织物；将浸渍碳纤维织物取出，在空气中凉干，在管式炉中230~250°C固化1~3小时；（3）将步骤（2）固化后的浸渍碳纤维织物在1100~1400°C下高温裂解1~2小时，得到陶瓷基复合材料。本发明直接在制备复合材料的过程中原位生成SiC纳米纤维，SiC纳米纤维生长在孔洞处，在一定程度上实现了后续循环中前驱体浸渍剂的均匀分布，减少材料缺陷，提高复合材料的使用性能；本方法工艺简单，易于控制，操作方便。

摘要： 本发明涉及一种利用SiC纳米晶粒在SiC纤维表面原位合成Ti3SiC2界面相的制备方法，先利用化学气相沉积法在SiC纤维表面制备一定厚度的热解碳以改变SiC纤维表面的化学组成；然后将其掩埋于含有Si和Ti元素的熔盐体系中；之后对其进行热处理，利用SiC纤维内部的SiC纳米晶粒与纤维表面的PyC以及熔盐环境中的Si和Ti反应合成出Ti3SiC2界面相。本发明首创采用CVD结合熔盐法，利用SiC纳米晶粒在SiC纤维表面通过原位合成的方式制备Ti3SiC2界面相，所得界面相与SiC纤维和后续基体可以实现较强的结合能力，而且该Ti3SiC2界面相具有与SiC纤维增强陶瓷基复合材料常用PyC和氮化硼界面相不同的增韧机制，相比之下其还具备更好的抗氧化性。

摘要： 本发明一种SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料钻削加工方法，属于钻削加工技术领域；将SiCf/SiC陶瓷基复材切割成需要的尺寸后，将超声振动加工系统与三坐标轴数控铣床连接；选择空心钎焊金刚石磨头，并将该刀具安装在超声刀柄上；根据主轴转速、进给速度、超声振频及刀具端面的磨粒数，调整振幅到需要的参数；对安装好的SiCf/SiC陶瓷基复材进行超声振动辅助钻削工艺试验，得到钻削加工切削参数；在试件上按照试验结果得到的最佳工艺参数进行超声振动钻削加工。采用本发明的加工方法可以完成了在SiCf/SiC陶瓷基复材上进行钻削加工的目标，且尺寸精度和形状精度满足设计要求。

摘要： 本发明涉及一种SiC纤维增强增韧(SiC‑BN)m多元多层自愈合陶瓷基复合材料及制备方法，首先在SiC纤维预制体中制备热解碳界面，然后引入一定体积分数的SiC基体，得到半致密SiC/SiC复合材料；然后在上述半致密SiC/SiC复合材料中交替沉积SiC、BN基体，形成SiC‑BN多元多层基体((SiC‑BN)m)，获得SiCf/(SiC‑BN)m自愈合复合材料。其中，SiC基体主要起承载作用，BN基体起裂纹偏转和自愈合的作用。一方面，BN的结晶度决定了其抗氧化性能和偏转裂纹的能力，因此通过工艺调控获得高结晶度的BN，同时，基体裂纹作为氧气扩散路径，对材料自愈合性能也有着深刻影响。因此，获得目标层厚比和n值的多元多层SiCf/(SiC‑BN)m是本发明的核心。

摘要： 本发明提供了一种制备包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维的方法，包括：提供SiC纤维；采用有机溶剂稀释SiBCN前驱体，制得SiBCN前驱体溶液；以SiBCN前驱体溶液作为浸渍液通过前驱体浸渍裂解法在SiC纤维表面上形成SiBCN涂层，得到包含SiBCN涂层的SiC纤维；(4)以甲基三氯硅烷作为前驱体通过化学气相沉积法使SiC纤维进一步包含SiC沉积涂层，从而得到包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维。本发明还提供了一种包含交替形成的SiBCN涂层和SiC涂层的SiC纤维及其在制备SiC/SiC陶瓷基复合材料中的应用。本发明方法制得的SiC纤维具有高的抗氧化性能和涂纤维‑涂层界面结合力和拉伸强度，还为后期用于制备SiC/SiC复合材料时提供了良好的基体‑纤维界面结合力，从而提高了复合材料的综合性能。

摘要： 本发明属于SiC陶瓷基零件制备领域，并公开了一种SiC纤维增强SiC陶瓷基零件的制备方法及产品。(a)将热塑性酚醛树脂、硅粉和碳化硅纤维混合形成混合溶液；(b)将混合溶液处理获得复合粉体；采用复合粉体进行増材制造形成初坯，将该初坯进行热解碳化获得预制体；(c)将预制体在热固性酚醛树脂溶液中进行浸渗，固化，然后再次热解碳化形成新的预制体；(d)将重复步骤(c)多次获得最终的预制体，将该最终的预制体反应烧结，使得其中的碳与硅发生反应生成碳化硅，以此获得含有碳化硅纤维的SiC陶瓷基零件。通过本发明，近净成形具有复杂结构的SiC纤维增强SiC陶瓷基零件，致密度高，结合力强。

摘要： 本发明提供一种在C/SiC复合材料中原位生长β-SiC纳米纤维的方法，其步骤：（1）将碳纤维织物在管式炉中脱胶除去表面环氧树脂胶；加热温度在350~450°C，保温25~40min，氮气保护；将聚碳硅烷充分溶解于溶剂中，配成质量百分比浓度在30~40%聚碳硅烷溶液；（2）采用真空浸溃的方法将聚碳硅烷溶液浸渍碳纤维织物；将浸渍碳纤维织物取出，在空气中凉干，在管式炉中230~250°C固化1~3小时；（3）将步骤（2）固化后的浸渍碳纤维织物在1100~1400°C下高温裂解1~2小时，得到陶瓷基复合材料。本发明直接在制备复合材料的过程中原位生成SiC纳米纤维，SiC纳米纤维生长在孔洞处，在一定程度上实现了后续循环中前驱体浸渍剂的均匀分布，减少材料缺陷，提高复合材料的使用性能；本方法工艺简单，易于控制，操作方便。