編號：FTJS10184
篇名：化學(xué)氣相滲透法制備C/C-SiC復(fù)合材料及其抗沖擊性能研究
作者：丁思源 劉貴民 劉振 許忠良 王德龍
關(guān)鍵詞： C/C-SIC復(fù)合材料 制備 表征 抗沖擊性能
機構(gòu)： 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學(xué)院 中國人民解放軍32272部隊 中國人民解放軍96721部隊
摘要： 為了研究不同碳纖維原絲數(shù)量對C/C-SiC復(fù)合材料抗沖擊性能的影響,采用兩步化學(xué)氣相滲透法(CVI)對不同碳纖維原絲數(shù)量(K)的2.5D碳纖維針刺預(yù)制體進行陶瓷基體致密化,得到2種C/C-SiC復(fù)合材料(3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC)。采用體積法和壓汞儀測定了2種C/C-SiC復(fù)合材料的密度和開孔孔隙率。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡、能譜(EDS)分析等表征手段對C/C-SiC復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌進行表征。結(jié)果表明,碳纖維原絲數(shù)量對C/C-SiC復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能均有較大影響。采用兩步CVI工藝制備的C/C-SiC復(fù)合材料,熱解碳(PyC)和碳化硅(SiC)都能均勻沉積在2種碳纖維表面,3K,12K碳纖維2.5D針刺預(yù)制體增重分別約30%和25%,3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC復(fù)合材料的密度分別約為0.89,0.74 g/cm3,開孔孔隙率分別約為52.87%和56.53%,是由于3K碳纖維2.5D針刺預(yù)制體的纖維含量低,密度小,孔隙率大,沉積在纖維表面的PyC和SiC更多,同時SiC的密度大于C的密度,從而使得3K-C/C-SiC復(fù)合材料的密度較大,孔隙率較小。通過對2種C/C-SiC復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌進行表征發(fā)現(xiàn)3K-C/C-SiC,12K-C/C-SiC復(fù)合材料中SiC含量分別約為27.2%和11.1%,C含量分別約為72.8%和88.9%,單根纖維束中PyC層厚度分別約為2.162,2.145μm,SiC層分別約為1.890,1.284μm;3K-C/C-SiC復(fù)合材料SiC含量更高、C含量較低,這是由于3K碳纖維2.5D針刺預(yù)制體的碳纖維含量較低,孔隙率較大,從而能使更多的PyC和SiC沉積在碳纖維表面。經(jīng)抗沖擊測試測得到3K-C/C-SiC和12K-C/C-SiC復(fù)合材料的沖擊韌性分別約為25.624,14.310 kJ/m2,吸收功分別約為1.52 J和1.09 J。通過擺錘式?jīng)_擊試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),3K-C/C-SiC復(fù)合材料的抗沖擊性能要優(yōu)于12K-C/C-SiC復(fù)合材料,其優(yōu)良的抗沖擊性能主要是因為3K-C/C-SiC復(fù)合材料表面的SiC層更厚,使其斷裂需要更多的斷裂功,PyC具有良好的韌性,能夠提高纖維的抗沖擊性能,同時3K碳纖維預(yù)制體的韌性要優(yōu)于12K碳纖維預(yù)制體,因此斷裂3K-C/C-SiC中的纖維束需要更多的斷裂功。
