涂層Cf及Cf-TiCN復合材料工藝與性能研究.pdf

1、本文分別采用聚合物先驅體轉化法和硼酸-尿素法在纖維表面制取C(碳)涂層和BN(氮化硼)涂層，接著通過粉末冶金方法(模壓成型+無壓燒結)制備了短C纖維及其C涂層或BN涂層(簡寫為C/BN涂層)形式的弱界面涂覆碳纖維增強的TiCN基金屬陶瓷基體復合材料(Cf/TiCN復合材料)。研究了浸漬液濃度、浸漬次數(shù)、裂解溫度對C纖維表面涂層沉積效果的影響。通過對復合材料組織結構以及性能等的深入表征、分析，探究了弱界面層的引入對C纖維復合的TiCN基金

2、屬陶瓷材料的增韌機理與斷裂機制的影響。研究結果表明：
　　(1)優(yōu)化的C涂層制備工藝為：40 g/L的酚醛樹脂浸漬液、最終700℃保溫1 h裂解，此工藝制備的C涂層可覆蓋于纖維的大部分表面上，C纖維表面上的缺陷大大地減少，涂層均勻、致密，與纖維結合良好，顯示出優(yōu)良的沉積保護效果，纖維的分散狀態(tài)也比較良好。優(yōu)化后的BN涂層制備工藝為：2 mol/L的浸漬液浸漬2次、最終950℃保溫2 h裂解，此條件下所得的BN涂層可覆蓋纖維的大部分

3、表面，碳纖維表面的缺陷大大減少，涂層均勻、致密，與纖維結合良好，涂覆保護效果良好。
　　(2)未添加C纖維的金屬陶瓷主要由TiCN、Ni、(Cr,Mo,W,Ti)(CN)、W2C和Mo2C相組成。添加4 wt.％未涂覆涂層的C纖維后，材料主要由TiCN、(Cr,Mo,W,Ti)(CN)與Ni相組成，并且除C纖維以非晶形式存在外，其余的相均以晶態(tài)的形式存在。而添加C涂層、BN涂層涂覆的C纖維后，材料組織中分別出現(xiàn)了少量新相Ni3C、

4、BCN。
　　(3)未添加纖維的試樣，其斷口組織大多表現(xiàn)為沿晶的脆性斷裂，而添加纖維以及涂層改性纖維的試樣斷口出現(xiàn)大量的穿晶型的韌性斷裂，其中添加C涂層改性纖維的試樣斷口組織有一定程度上的粗化，BN涂層改性纖維的試樣斷口組織卻比較細小、致密。在添加有未涂覆涂層碳纖維的試樣中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的纖維狀組織，而在添加涂層碳纖維的試樣中發(fā)現(xiàn)明顯的纖維組織，這說明C涂層和BN涂層確實對碳纖維起到了一定的弱界面層保護作用，使得用其所增強的復合材料