升温速率对PIP工艺制备的3D-Cf/SiC复合材料性能及结构的影响

陈志彦 ，邹世钦

升温速率对PIP工艺制备的3D-Cf/SiC复合材料性能及结构的影响

陈志彦1，邹世钦2

(1.中南林业科技大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410004；2.国防科技大学 航天与材料工程学院CFC重点实验室，湖南 长沙 410073)

研究了不同升温裂解速率对PIP工艺制备的3D-Cf/SiC复合材料性能的影响。采用了3种升温制度，每次裂解时间分别为3 900 min、1 500 min和1 000 min。实验发现3种升温制度下制备的材料的力学性能差别比较小，1 000 min裂解制备的试样的弯曲强度高达762.5 MPa，其弯曲强度和断裂韧性常数还略高于另外2种。不同升温速率下试样断口的SEM照片均显示很长的纤维拔出，增韧效果显著。研究表明，适当提高升温速率并没有降低Cf/SiC复合材料的力学性能。

Cf/SiC复合材料；聚碳硅烷；先驱体浸渍-裂解工艺；快速裂解

聚合物先驱体浸渍-裂解(Precursor infiltration pyrolysis，PIP)技术是制备SiC陶瓷基复合材料的常用方法。将主链含有硅原子的聚合物先驱体溶解在有机溶剂中或将其直接熔融，在真空的状态下将碳纤维编织件浸渍其中，取出后自然干燥固化，然后在高纯氮气或氩气的保护下升温裂解，就能制得Cf/SiC复合材料。聚碳硅烷(PCS)、聚甲基硅烷(PMS)、聚烯丙羟基碳硅烷(AHPCS)、聚乙烯基硅烷(PVS)、氢化聚碳硅烷(HPCS)和聚硅烷(PS)等是常用的聚合物先驱体[1-3]。PIP工艺裂解温度较低并能根据需要设计材料的形状，因而在国内外引起广泛的关注。如今，不少航空航天上用到的耐高温氧化的材料都采用PIP工艺生产[4-6]。

有机聚合物先驱体在无机化的过程中要产生大量气体小分子并伴随体积较大幅度收缩而产生裂纹。……