化學氣相滲透TaC、SiC-TaC改性C-C復合材料的制備及其力學性能.pdf

1、對界面和基體進行改性，是提高炭/炭復合材料的力學性能和抗氧化、抗燒蝕性能的有效途徑。本文利用化學氣相滲透法(CVI)在纖維與基體之間制備不同結構的抗氧化纖維涂層，對C/C復合材料界面進行改性，制備了具有PyC/TaC、PyC/SiC/TaC抗氧化纖維涂層結構的改性C/C復合材料。研究了改性C/C復合材料的制備、微觀結構和力學性能，采用掃描電鏡等手段詳細分析了具有不同結構纖維涂層的改性C/C復合材料的斷裂機理。 采用TaCl5-C

2、3H6-Ar反應系統(tǒng)，用化學氣相沉積法(CVD)在炭纖維表面制備了TaC涂層。研究了炭纖維表面不同厚度TaC涂層對炭纖維力學性能的影響。在本實驗研究范圍內，炭纖維拉伸強度隨TaC涂層厚度的增加而升高，炭纖維拉伸彈性模量隨TaC涂層厚度增加而降低。 采用化學氣相滲透(CVI)法在炭纖維預制體的纖維表面制備了TaC涂層。較全面地研究了溫度、壓力、稀釋氣體流量等CVI-TaC制備工藝及其對TaC沉積速率、均勻性等方面的影響，為利用整體

3、氈制備CVI-TaC改性C/C復合材料提供科學的TaC制備工藝條件。TaC在整體氈中的沉積速率隨沉積溫度的升高先增加后減小，在950℃達到最大值。 利用CVI法，在預制體纖維表面制備出了具有PyC/TaC、PyC/SiC/TaC結構的抗氧化纖維涂層。涂層均勻致密地涂覆在炭纖維表面，形成管狀微觀結構，且與炭纖維結合較好，沒有明顯的裂紋。 利用CVI法，結合樹脂浸漬/炭化工藝，制備了不同體積含量TaC的CVI-TaC改性C/

4、C復合材料。研究了這種復合材料的彎曲性能及其斷裂機理。其中TaC含量為5％的CVI-TaC改性C/C復合材料彎曲強度為270MPa，較C/C復合材料彎曲強度(322MPa)有所下降，但斷裂方式表現(xiàn)為假塑性斷裂。TaC含量為10％的CVI-TaC改性C/C復合材料彎曲強度為185MPa，斷裂方式表現(xiàn)為韌性斷裂。不同含量TaC的CVI-TaC改性C/C復合材料經(jīng)過2000℃高溫熱處理后，強度有所下降，斷裂方式?jīng)]有發(fā)生變化。 初步研究

5、了TaC含量為5％的CVI-TaC改性C/C復合材料的拉伸性能和壓縮性能及其斷裂機理。這種改性C/C復合材料的拉伸強度為135MPa，較C/C復合材料拉伸強度(192MPa)有所下降；改性C/C復合材料的壓縮強度較C/C復合材料壓縮強度變化不大。 通過界面結構優(yōu)化，制備了CVI-SiC/TaC改性C/C復合材料，并研究了這種復合材料彎曲性能及其斷裂機理。CVI-SiC/TaC改性C/C復合材料的彎曲強度達到522MPa，較C/C