LaPO4涂层对C纤维增强SiBCN陶瓷基复合材料性能的影响Effects of LaPO4

谭 僖，刘 伟，曹腊梅，戴圣龙

(中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095)

通过聚合物裂解得到的SiBCN陶瓷在惰性气体中的分解温度高达2000℃[1-3]，并在高温下具有优异的力学性能[4-7]和抗氧化性能[8-10]，被认为是一种极具应用前景的超高温结构材料[11]。单一的陶瓷很脆，通常需要引入粒子、晶须或连续纤维等增韧体[12]进行复合增强来制得陶瓷基复合材料[13]。SiBCN陶瓷基复合材料的断裂韧度和可靠性得到明显提升[14-15]的原因在于，陶瓷基体和增韧体之间的功能涂层能够有效地偏转裂纹并传递载荷[14,16]，以防止基体在载荷作用下过早发生脆性失效[14]。

裂解碳(PyC)和氮化硼(BN)是最常用的两种功能涂层[9,16]，但是它们在高温(特别是超过1000℃)氧化氛围中容易被氧化[9]，导致涂层无法再有效地偏转裂纹和传递载荷[17]，使得纤维涂层失去原有的功能。磷酸镧(LaPO4)的熔点高达2072℃[18]，而且在氧化氛围中很稳定[19]，是一种适合于陶瓷基复合材料的弱结合界面[20]，目前已被广泛应用于氧化物/氧化物陶瓷基复合材料体系中[21-22]。但是，在非氧化物陶瓷基复合材料中使用LaPO4作为纤维涂层却鲜见报道。

本研究通过水热合成法将LaPO4沉积于C纤维上，沉积过程具有条件温和、沉积速率快、并且无需复杂设备等优点。这使得纤维涂层在沉积过程中能够节约成本和时间，同时后续测试发现LaPO4涂层的引入还能够提升材料的室温断裂韧度和高温下的长时抗氧化性能，这说明LaPO4可以作为C纤维的增韧涂层使用。……