连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究进展 被引量：36

1

作者 陈明伟 谢巍杰 邱海鹏 《现代技术陶瓷》 CAS 2016年第6期393-402,共10页

碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美... 碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料具有轻质、耐高温、抗氧化的优异特性,在航空领域,如航空发动机的热端构件、高温结构功能一体化构件,航天及空天飞行器热防护结构部件、动力系统热端部件等领域具有广泛的应用前景,受到美国、欧洲、日本等国研究人员的广泛关注。本文从组成、制备工艺、加工工艺和考核应用等方面,综述了SiC/SiC复合材料的国内外研究进展,并指出了目前面临的问题和机遇。 展开更多

关键词 SIC/SIC复合材料 耐高温 抗氧化 热端构件

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SiC/SiC陶瓷基复合材料研究及应用 被引量：19

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作者 邱海鹏 陈明伟 谢巍杰 《航空制造技术》 2015年第14期94-97,共4页

SiC/SiC陶瓷基复合材料保留了SiC陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点,同时兼具Si C纤维增强增韧作用,克服了Si C陶瓷断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。SiC/SiC复合材料具有低密度、高温性能稳定、低氚渗透... SiC/SiC陶瓷基复合材料保留了SiC陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点,同时兼具Si C纤维增强增韧作用,克服了Si C陶瓷断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。SiC/SiC复合材料具有低密度、高温性能稳定、低氚渗透率和优异的辐照稳定性,在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 SiC陶瓷基复合材料 应用 C/SIC复合材料 辐照稳定性 增韧作用 纤维增强 载荷性能 断裂韧性

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ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料的制备及性能研究 被引量：10

3

作者 李秀倩 焦健 +3 位作者 邱海鹏 王宇 陈明伟 谢巍杰 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期69-73,共5页

以炭毡作为纤维增强体,采用化学气相渗透工艺研制出低密度的C/C复合材料,进而以低密度炭/炭复合材料为预制体,采用聚碳硅烷和有机锆前驱体作为复相陶瓷前驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺成功制备出ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料试样。借助... 以炭毡作为纤维增强体,采用化学气相渗透工艺研制出低密度的C/C复合材料,进而以低密度炭/炭复合材料为预制体,采用聚碳硅烷和有机锆前驱体作为复相陶瓷前驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺成功制备出ZrC/SiC多组元改性C/C复合材料试样。借助万能电子试验机和扫描电镜进行材料的力学性能和微观结构分析。结果表明:包含ZrC颗粒的SiC相双组元弥散分布在C/C复合材料基体中,且随着前驱体中有机锆含量的增加,力学性能出现先升后降的趋势,当有机锆前驱体质量分数为25%时,改性C/C复合材料弯曲强度和弯曲模量较优,分别为240.61MPa和17.25GPa。 展开更多

关键词 化学气相渗透 浸渍裂解 ZRC SiC多组元改性 三点弯曲强度 微观结构分析

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SiCf/SiC纺织复合材料细观结构及力学性能研究进展 被引量：8

4

作者 杨甜甜 张典堂 +3 位作者 邱海鹏 钱坤 谢巍杰 王岭 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1-12,共12页

碳化硅纤维增强碳化硅基体(SiCf/SiC)纺织复合材料具有结构设计性强、密度低、力学性能优异、耐高温和抗氧化性好等优势,成为航空发动机热端高温部件理想的候选结构材料。然而,目前对SiCf/SiC纺织复合材料的制备技术、性能、细观表征等... 碳化硅纤维增强碳化硅基体(SiCf/SiC)纺织复合材料具有结构设计性强、密度低、力学性能优异、耐高温和抗氧化性好等优势,成为航空发动机热端高温部件理想的候选结构材料。然而,目前对SiCf/SiC纺织复合材料的制备技术、性能、细观表征等方面开展的研究较少,但从长远来看,它仍是我国航空发动机制造必须开展研究的方向。本文针对SiCf/SiC纺织复合材料,围绕其细观结构、力学性能实验表征和数值模拟分析等三个方面,概述了SiCf/SiC纺织复合材料近几年的研究现状,综合对比国内外应用基础研究,虽然国内在制备技术方面取得了很大的进展,达到了国际先进水平,但是在构件考核验证和应用方面尚处于起步阶段,只有在可靠性、耐久性、工艺及性能综合平衡的基础上优化,实现材料与工艺、结构与设计的协同,才能在航空发动机未来发展中取得突破。 展开更多

关键词 SiCf/SiC纺织复合材料 细观结构 力学性能 研究进展

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CVI-PIP工艺制备炭纤维增强炭/陶复合材料及其性能 被引量：7

5

作者 邱海鹏 陈明伟 +2 位作者 李秀倩 王宇 谢巍杰 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期467-472,共6页

结合化学气相渗透(CVI)和聚合物先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备出炭纤维增强碳基(C/C)、炭纤维增强碳-碳化硅基(C/C-Si C)和炭纤维增强碳-硅-锆-氧(C/C-Si-Zr-O)复合材料,并对其微观形貌、物相结构、力学性能和导热性能进行测试和表征。... 结合化学气相渗透(CVI)和聚合物先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备出炭纤维增强碳基(C/C)、炭纤维增强碳-碳化硅基(C/C-Si C)和炭纤维增强碳-硅-锆-氧(C/C-Si-Zr-O)复合材料,并对其微观形貌、物相结构、力学性能和导热性能进行测试和表征。结果表明,C/C-Si-Zr-O复合材料在外部载荷作用下,纤维脱黏和纤维拔出等应力释放效应显著,弯曲强度优于C/C和C/C-Si C复合材料;此外,C/C复合材料基体热解炭的导热系数较高,复合材料孔隙率小,结构缺陷较少,声子的平均自由程较长,因此具有较高的导热系数(水平方向69.09 W/(m·K),垂直方向25.28 W/(m·K))。 展开更多

关键词 复合材料 导热系数 应力释放

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SiC/SiC复合材料高温力学性能研究 被引量：7

6

作者 谢巍杰 陈明伟 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1534-1538,共5页

以聚碳硅烷为连续SiC陶瓷基体相的先驱体,三维四向SiC纤维预制体为增强相,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,分析表征了复合材料的组成、结构和力学性能。结果表明,SiC/SiC复合材料室温弯曲强... 以聚碳硅烷为连续SiC陶瓷基体相的先驱体,三维四向SiC纤维预制体为增强相,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,分析表征了复合材料的组成、结构和力学性能。结果表明,SiC/SiC复合材料室温弯曲强度和断裂韧性分别为400 MPa和16.5 MPa·m1/2,优异的室温力学性能可以保持到1350℃。随着温度增加,弯曲强度基本不变,1350℃时因界面层受到破坏而断裂韧性稍有下降。 展开更多

关键词 SIC/SIC复合材料 高温力学性能 断裂行为

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SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试方法研究 被引量：6

7

作者 谢巍杰 陈明伟 +3 位作者 邱海鹏 张冰玉 关宏 王启明 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2018年第1期64-68,共5页

以三维四向编织方式的碳化硅纤维预制体为增强相,选用聚碳硅烷为先驱体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,进而采用自主设计研制的陶瓷基复合材料高温面内剪切测试夹具对SiC/SiC复合材... 以三维四向编织方式的碳化硅纤维预制体为增强相,选用聚碳硅烷为先驱体浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC纤维增强SiC陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,进而采用自主设计研制的陶瓷基复合材料高温面内剪切测试夹具对SiC/SiC复合材料进行高温面内剪切强度测试,分析研究了试样形状尺寸、加载速率、夹具材料等对SiC/SiC复合材料高温面内剪切强度测试结果的影响,并分析了夹具材料、测试环境等对测试夹具寿命的影响,最终优化确认出一套较优的针对SiC/SiC复合材料的高温面内剪切强度测试方法。 展开更多

关键词 SIC/SIC复合材料 高温面内剪切性能 测试方法

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预浸料工艺制备氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料 被引量：3

8

作者 梁艳媛 邱海鹏 +5 位作者 马新 王岭 刘善华 陈明伟 谢巍杰 王晓猛 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1391-1396,共6页

氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的增强体和基体均由氧化物构成,不存在氧化问题,是长寿命高可靠性构件的理想选材,可在1000~1300℃的高温环镜中长期使用。本研究借鉴树脂基复合材料单向纤维湿法预浸料制备工艺,通过配置氧化铝粉体料浆在缠... 氧化物/氧化物陶瓷基复合材料的增强体和基体均由氧化物构成,不存在氧化问题,是长寿命高可靠性构件的理想选材,可在1000~1300℃的高温环镜中长期使用。本研究借鉴树脂基复合材料单向纤维湿法预浸料制备工艺,通过配置氧化铝粉体料浆在缠绕式湿法预浸机上制备了单向氧化铝纤维预浸料,然后预浸料经铺层模压和高温热处理获得了氧化铝纤维增强氧化铝陶瓷基复合材料,同时对复合材料性能进行了表征。结果表明,氧化铝粉体料浆的固含量在50%(体积分数,下同),料浆溶剂中水和丙三醇的比例为3:1,纤维的走丝速度为6m/min,滚筒平行进度为0.5mm时可获得无缝隙、无纤维重叠、表面平整光滑的预浸料。通过预浸料铺层热压成型制备的复合材料抗拉强度高达208.2 MPa,抗弯曲强度为386.7 MPa。和料浆涂刷二维纤维布工艺相比,力学性能大幅度提高,且预浸料工艺具有易存储、操作简单、适于工业化生产等优势。 展开更多

关键词 氧化铝纤维 氧化铝基复合材料 预浸料

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SiC_f/SiC陶瓷基复合材料制孔工艺 被引量：4

9

作者 谢巍杰 邱海鹏 陈明伟 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期50-53,共4页

分别采用机械钻削制孔与激光制孔两种工艺对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料进行制孔,对其质量以及工艺特点进行评价分析。结果表明,机械钻削制孔孔径精度较好但存在刀具磨损严重、出现毛刺崩边现象等问题;激光制孔效率较高,但孔存在锥度且因... 分别采用机械钻削制孔与激光制孔两种工艺对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料进行制孔,对其质量以及工艺特点进行评价分析。结果表明,机械钻削制孔孔径精度较好但存在刀具磨损严重、出现毛刺崩边现象等问题;激光制孔效率较高,但孔存在锥度且因热影响区的存在导致孔的内壁表面出现分层、裂纹等缺陷。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 机械制孔 激光制孔

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界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料断裂韧性的影响

10

作者 段亚弟 谢巍杰 +4 位作者 邱海鹏 王晓猛 王岭 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期119-128,共10页

为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础... 为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明:界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_(f)/SiC和P/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^(1/2),而试样B-SiC_(f)/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^(1/2);但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MPa·m^(1/2);声发射能量和撞击数可完整描述SiC_(f)/SiC复合材料的实时损伤过程。 展开更多

关键词 SiC_(f)/SiC复合材料 三维机织角联锁 界面层 断裂韧性 声发射

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氧化铝料浆预浸料结合PIP工艺制备SiC/Al_(2)O_(3)-SiC陶瓷基复合材料及性能研究

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作者 梁艳媛 刘青铜 +5 位作者 邱海鹏 马新 王岭 陈明伟 谢巍杰 严蛟 《现代技术陶瓷》 CAS 2023年第5期423-430,共8页

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC)具有低密度、耐高温、低氙渗透率和优异的辐照稳定性的优点,在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题,通... 连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC)具有低密度、耐高温、低氙渗透率和优异的辐照稳定性的优点,在航空、航天、核能等领域具有广泛的应用前景。本文针对PIP工艺制备SiC/SiC复合材料周期长、孔隙率较高及易氧化的问题,通过料浆预浸料工艺在基体中引入氧化铝陶瓷形成SiC/Al_(2)O_(3)-SiC复相基体复合材料,并对复合材料制备工艺过程、微观形貌及力学性能进行系统表征。分析结果表明,SiC/Al_(2)O_(3)-SiC复相基体复合材料制备周期较传统PIP工艺大幅度缩短,且复合材料孔隙率明显降低,从11.6%左右降低至6%,拉伸强度为316.5MPa,提升了12.3%,弯曲强度与SiC/SiC相当,但层间剪切强度较低,仅为16.3MPa,有待进一步提高。 展开更多

关键词 氧化铝 料浆结合PIP 碳化硅纤维 陶瓷基复合材料

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SiC热防护涂层制备工艺研究 被引量：3

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作者 陈明伟 邱海鹏 +3 位作者 焦健 李秀倩 王宇 谢巍杰 《航空制造技术》 北大核心 2014年第15期90-92,97,共4页

基于热力学理论分析和化学气相沉积工艺特点,设计了CVD-SiC工艺流程,进而在石墨基体上制备了SiC涂层。对涂层进行了SEM及XRD分析,考察了反应温度和体系压力对涂层形貌和结构的影响。研究表明,较低的体系压力有利于在较低的温度下制备高... 基于热力学理论分析和化学气相沉积工艺特点,设计了CVD-SiC工艺流程,进而在石墨基体上制备了SiC涂层。对涂层进行了SEM及XRD分析,考察了反应温度和体系压力对涂层形貌和结构的影响。研究表明,较低的体系压力有利于在较低的温度下制备高纯度的SiC涂层,在优化工艺条件下(n(H2)/n(MTS)=10,p=10kPa,t=1100℃)制备的SiC涂层结构致密,表面呈球形颗粒状,沿(111)面择优取向生长。 展开更多

关键词 化学气相沉积 碳化硅涂层 热力学分析

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基体热解炭含量对C/C-SiC复合材料弯曲强度和抗氧化性能的影响 被引量：3

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作者 谢巍杰 彭中亚 +5 位作者 杨东玲 刘俊伶 古文学 徐春 叶勇松 罗瑞盈 《炭素技术》 CAS 北大核心 2014年第3期21-25,共5页

采用化学气相渗积工艺制备出密度分别为0.81,1.10,1.26,1.52 g/cm3的C/C复合材料坯体,再以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,通过先驱体转化法制备出密度相近的C/C-SiC复合材料,并对它们的弯曲强度和抗氧化性能作了对比分析。结果表明:由密度为0.8... 采用化学气相渗积工艺制备出密度分别为0.81,1.10,1.26,1.52 g/cm3的C/C复合材料坯体,再以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,通过先驱体转化法制备出密度相近的C/C-SiC复合材料,并对它们的弯曲强度和抗氧化性能作了对比分析。结果表明:由密度为0.81 g/cm3的C/C复合材料坯体制得的C/C-SiC复合材料具有最高的弯曲强度,达265 MPa,具有最好的抗氧化性能,在1 000℃氧化2 h后失重率为2.61%。 展开更多

关键词 CC—SiC复合材料 基体热解炭含量 弯曲强度 抗氧化性能

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三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料的力学行为及其损伤机制 被引量：1

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作者 袁琼 邱海鹏 +4 位作者 谢巍杰 王岭 王晓猛 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期81-89,共9页

为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复... 为解决陶瓷基复合材料在服役过程中因拉伸和弯曲导致的失效问题,以三维六向编织SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,分析了受力过程中复合材料力学行为与纤维及结构的联系机制。采用微计算机断层扫描技术获得材料结构及孔隙的三维图像,对复合材料纵向和横向进行拉伸、弯曲性能测试,并阐明其损伤机制。结果表明:复合材料呈现明显的各向异性特性,纵向拉伸强度和弯曲强度分别是横向的10.37、5.06倍;复合材料不同方向受力的损伤模式不同,拉伸载荷下纵向试样裂纹沿着六向纱呈Z字形扩展,而横向试样裂纹沿着编织轴向扩展,最终导致拉伸破坏;弯曲载荷下裂纹沿着厚度方向扩展,并最终导致纵向及横向试样的韧性断裂,且纵向韧性优于横向。 展开更多

关键词 三维六向编织物 SiC_(f)/SiC复合材料 复合材料失效 单轴拉伸 三点弯曲测试 损伤机制

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PCS/VHPCS复相碳化硅先驱体的制备及性质研究

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作者 陈义 邱海鹏 +3 位作者 陈明伟 谢巍杰 王岭 张琪悦 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2024年第1期150-155,共6页

固态聚碳硅烷和全氢聚碳硅烷是目前研究较多的聚合物碳化硅陶瓷先驱体,在碳化硅陶瓷及其复合材料的制备方面具有广泛应用。制备了由不同比例固态聚碳硅烷(PCS)和乙烯基全氢聚碳硅烷(VHPCS)组成的复相碳化硅陶瓷先驱体,并对先驱体及其裂... 固态聚碳硅烷和全氢聚碳硅烷是目前研究较多的聚合物碳化硅陶瓷先驱体,在碳化硅陶瓷及其复合材料的制备方面具有广泛应用。制备了由不同比例固态聚碳硅烷(PCS)和乙烯基全氢聚碳硅烷(VHPCS)组成的复相碳化硅陶瓷先驱体,并对先驱体及其裂解产物的理化性质以及结构等进行了研究。研究表明,当PCS引入量低于30 wt.%时,PCS/VHPCS复相先驱体黏度低于200mPa·s;当PCS引入量低于20wt.%时,陶瓷产率可达到80%以上。PCS/VHPCS复相先驱体陶瓷产物为半结晶状β-SiC,晶粒尺寸较小,无明显晶界出现,且元素分布均匀,碳硅比低于PCS衍生陶瓷。 展开更多

关键词 PCS VHPCS 碳化硅陶瓷先驱体

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聚合物先驱体组分对SiC/SiBCN复合材料性能的影响 被引量：3

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作者 陈明伟 邱海鹏 +4 位作者 刘善华 谢巍杰 张冰玉 罗文东 关宏 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期706-711,共6页

以SiC纤维为增强相,SiBCN复相陶瓷先驱体为浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC/SiBCN复合材料。采用SEM和力学性能测试对SiC/SiBCN复合材料氧化前后组分、形貌及力学行为进行了分析。试验表明,随着SiBCN复相陶瓷先驱体中聚... 以SiC纤维为增强相,SiBCN复相陶瓷先驱体为浸渍剂,采用聚合物先驱体浸渍裂解工艺制备了SiC/SiBCN复合材料。采用SEM和力学性能测试对SiC/SiBCN复合材料氧化前后组分、形貌及力学行为进行了分析。试验表明,随着SiBCN复相陶瓷先驱体中聚硼氮烷(PBN)含量的增加,先驱体陶瓷产率先增加后降低,SiC/SiBCN复合材料1000℃/20 h氧化后的弯曲强度保留率亦先增加后降低。这主要归因于SiBCN复相陶瓷先驱体中PBN含量的增加有利于先驱体分子交联程度增加,更容易形成稳定的三维网络结构。此外,材料孔隙率以及SiBCN复相陶瓷的氧化行为也成为影响SiC/SiBCN复合材料氧化稳定性的重要因素。 展开更多

关键词 SiC/SiBCN复合材料 交联反应 三维网络结构

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纤维增韧陶瓷基复合材料的比例极限应力与残余热应力关系 被引量：2

17

作者 刘善华 邱海鹏 +6 位作者 王岭 陈明伟 谢巍杰 李宝伟 张冰玉 梁艳媛 焦春荣 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期648-652,659,共6页

从细观力学角度分析并建立了纤维增韧陶瓷基复合材料从制备温度冷却到室温过程中产生的残余热应力与复合材料的比例极限应力的关系模型。该模型表明,减少复合材料的残余热应力或提高复合材料的纤维与基体的模量比,均可提高复合材料的比... 从细观力学角度分析并建立了纤维增韧陶瓷基复合材料从制备温度冷却到室温过程中产生的残余热应力与复合材料的比例极限应力的关系模型。该模型表明,减少复合材料的残余热应力或提高复合材料的纤维与基体的模量比,均可提高复合材料的比例极限应力。通过单调拉伸实验测试了先驱体浸渍裂解法(PIP)制备的2D SiC/SiC复合材料的比例极限应力,并采用文中建立的比例极限应力与残余热应力关系模型,计算出复合材料SiC基体的残余热应力为-19.5 MPa。分析表明,该结果是合理的。此外,引用了公开文献报道的5种复合材料体系数据,用于验证文中所建立的比例极限应力与残余热应力关系模型的适应性和可靠性,计算结果与实验结果最大误差为18.6%,表明该模型具有较好的适应性和可靠性,可为纤维增韧陶瓷基复合材料的研究提供新思路。 展开更多

关键词 陶瓷基体 纤维 复合材料 残余热应力 比例极限应力

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SiC缝合纤维的引入方式对2D SiC/SiC复合材料性能的影响 被引量：2

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作者 刘时剑 邱海鹏 +5 位作者 刘善华 陈明伟 谢巍杰 张冰玉 马新 罗文东 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2021年第5期801-806,共6页

2DSiC/SiC复合材料具有预制体纺织加工成本低及面内力学性能优异等特点,但其层间力学性能较差是影响其在实际构件应用中的最主要因素。借助于自动化数控锁式缝纫系统,采用两种不同缝合纤维引入方式,以相同的缝合密度,用SiC纤维将SiC纤... 2DSiC/SiC复合材料具有预制体纺织加工成本低及面内力学性能优异等特点,但其层间力学性能较差是影响其在实际构件应用中的最主要因素。借助于自动化数控锁式缝纫系统,采用两种不同缝合纤维引入方式,以相同的缝合密度,用SiC纤维将SiC纤维平纹布缝合成2D SiC纤维预制体,并通过采用先驱体循环浸渍裂解法(PIP)制备出热解碳(PyC)界面2D SiC/SiC复合材料。用高衬度X射线三维显微镜和扫描电镜分析2D SiC/SiC复合材料的显微组织结构,并对其室温层间剪切强度进行了研究。研究结果表明,两种不同缝合纤维引入方式所制备的2D SiC/SiC复合材料密度和孔隙率相近,但相比于用SiC纤维作为缝合面线引入时所制备的复合材料,用SiC纤维作为缝合底线引入时所制备的复合材料的室温弯曲强度提高了12.4%,层间剪切强度提高了20.0%,证明SiC缝合纤维适合作为缝合底线引入。 展开更多

关键词 SIC/SIC复合材料 2D 预制体 缝纫 自动化

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CVD BN界面层对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响

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作者 马新 邱海鹏 +5 位作者 梁艳媛 刘善华 王晓猛 赵禹良 陈明伟 谢巍杰 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期86-89,共4页

连续Si_(3)N_(4)纤维以其优异的热稳定性、高温力学性能和介电性能,被认为是耐高温陶瓷基透波复合材料的候选材料之一。采用连续Si_(3)N_(4)纤维为增强体,以BCl_(3)+NH_(3)+H_(2)+Ar反应体系,利用化学气相沉积工艺在Si_(3)N_(4)纤维表... 连续Si_(3)N_(4)纤维以其优异的热稳定性、高温力学性能和介电性能,被认为是耐高温陶瓷基透波复合材料的候选材料之一。采用连续Si_(3)N_(4)纤维为增强体,以BCl_(3)+NH_(3)+H_(2)+Ar反应体系,利用化学气相沉积工艺在Si_(3)N_(4)纤维表面制备了BN界面层,并以聚硅硼氮烷为陶瓷先驱体,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料。研究了CVD BN界面层的合成及其对Si_(3)N_(4)/SiBN复合材料弯曲性能的影响。结果表明:在Si_(3)N_(4)纤维表面获得了均匀致密的BN界面层,该界面层有效改善了复合材料中纤维/基体的界面结合力,复合材料显示出典型的韧性断裂特征。当界面层的厚度为200 nm时,Si_(3)N_(4)/SiBN的弯曲强度和断裂韧性分别为182.3 MPa和17.3 MPa·m^(1/2),比无涂层的复合材料分别提高了59.6%和94.4%。 展开更多

关键词 连续纤维增强陶瓷基复合材料 化学气相沉积 先驱体浸渍裂解 BN界面层 力学性能

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2D Si_(3)N_(4f)/SiBN热透波复合材料的高温性能研究

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作者 邱海鹏 马新 +4 位作者 梁艳媛 陈明伟 谢巍杰 王晓猛 赵禹良 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2021年第6期1012-1017,共6页

连续氮化物纤维增强氮化物复合材料在高温下具备优异的力学性能和介电性能稳定性,有希望应用于高超声速飞行器所需的热透波材料。以连续Si_(3)N_(4f)纤维为增强体,化学气相沉积BN为界面层,聚硅硼氮烷(PBSZ)为先驱体,采用先驱体浸渍裂解... 连续氮化物纤维增强氮化物复合材料在高温下具备优异的力学性能和介电性能稳定性,有希望应用于高超声速飞行器所需的热透波材料。以连续Si_(3)N_(4f)纤维为增强体,化学气相沉积BN为界面层,聚硅硼氮烷(PBSZ)为先驱体,采用先驱体浸渍裂解工艺制备了Si_(3)N_(4f)/SiBN复合材料。研究了复合材料在高温环境中的力学性能与介电性能,结果表明:在900℃以上,氨气气氛裂解时,PBSZ先驱体中的C元素可以被有效去除,其陶瓷产率约为53 wt.%~56 wt.%,其裂解产物中C含量低于0.3 wt.%,Si含量为38.11 wt.%,B元素为7.35 wt.%。Si_(3)N_(4f)/Si BN复合材料的室温弯曲强度为182.3 MPa,1400℃的弯曲强度保留率为44.7%。高温下,纤维的相变是导致复合材料失效的主要原因。介电常数和介电损耗在室温下分别为4.26和4.0×10^(-3),在1200℃时分别为4.89和8.9×10^(-3)。 展开更多

关键词 陶瓷基透波复合材料 先驱体浸渍裂解 力学性能 介电性能

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