探讨微结构CFRP界面强度对C/C-SiC复合材料微结构和性能影响
最后更新时间:2024-03-18
作者:用户投稿本站原创
点赞:8463
浏览:26494
论文导读:
摘要:C/C-SiC复合材料具有优异的高温热化学稳定性和苛刻环境极强的适应性等特征,使得其在航天飞行器的热防护体系、航空发动机从及火箭发动机的高温热结构部件上拥有巨大的运用潜力。由于该类材料的性能在很大程度上依赖于其微结构特点和基体中陶瓷含量,而探讨发现制备历程中CFRP素胚体的界面性能对C/C-SiC的微结构和性能有明显影响。由此,本论文探讨了CFRP素坯体中纤维/基体界面强度对C/C-SiC复合材料微结构和性能的影响。制备工艺采取树脂裂解与硅熔渗原位反应法。主要探讨内容归纳如下:(1)采取热处理转变纤维表面结构状态,以而调整CFRP中纤维/基体界面强度;分析了不同热处理温度下纤维热失重、纤维表面官能团从及纤维力学性能变化状况,并采取宏观力学(短梁剪切测试:Short-Beam Shear Test)和微观力学测试(单纤维压出实验:Single Fiber Push-out Test)办法对CFRP界面性能进行了表征分析;探讨表明两种测试办法获得界面强度虽然不同,但均能有效表征纤维/基体界面强度,测量差别主要是由于加载模式和失效模式不同引起;高温热处理(1500℃)对纤维力学性能没有显著的影响,但能够有效转变CFRP中纤维/基体界面结合强度。(2)试验探讨了具有不同界而强度的CFRP在高温裂解后形成C/C预制体的微观形貌和微结构特点;通过对比分析发现,CFRP界面强度对C/C预制体中微孔/微裂纹产生存在明显的影响,不同的C/C预制体微结构在液硅熔渗反应后将会形成不同微结构特点和不同陶瓷含量的C/C-SiC复合材料。(3)在washburn模型的基础上,建立了适合熔融Si渗入多孔C/C预制体反应熔渗动力学的数学模型,并综合考虑熔渗温度对熔融Si性能:密度、扩散系数、粘度、表面张力的影响,进而导出熔渗温度、时间对熔渗高度、反应速率、毛细孔半径、SiC层厚度的影响,这部分探讨结果为熔熔渗反应历程的工艺参数优化与调控提供了一定的论述依据。(4)使用不同界面强度CFRP获得的C/C预制体,采取液硅熔渗反应法制备了不同的C/C-SiC复合材料。通过对微观形貌、相组成、弯曲力学性能和抗氧化性能的测试与分析,表明采取低界面强度的CFRP素坯体制备的C/C-SiC复合材料的力学性能较低,但能增多基体中SiC相含量并改进其分布的均匀性,同时材料的抗氧化性能得到明显提升。关键词:界面强度论文C/C-SiC论文微结构论文力学性能论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人员哦。摘要4-5
Abstract5-9
绪论9-20
4 C/C预制体的制备、表征36-41
37-39
结论61-64
参考文献64-69
攻读硕士学位期间发表学术论文状况69-70
致谢70-71
摘要:C/C-SiC复合材料具有优异的高温热化学稳定性和苛刻环境极强的适应性等特征,使得其在航天飞行器的热防护体系、航空发动机从及火箭发动机的高温热结构部件上拥有巨大的运用潜力。由于该类材料的性能在很大程度上依赖于其微结构特点和基体中陶瓷含量,而探讨发现制备历程中CFRP素胚体的界面性能对C/C-SiC的微结构和性能有明显影响。由此,本论文探讨了CFRP素坯体中纤维/基体界面强度对C/C-SiC复合材料微结构和性能的影响。制备工艺采取树脂裂解与硅熔渗原位反应法。主要探讨内容归纳如下:(1)采取热处理转变纤维表面结构状态,以而调整CFRP中纤维/基体界面强度;分析了不同热处理温度下纤维热失重、纤维表面官能团从及纤维力学性能变化状况,并采取宏观力学(短梁剪切测试:Short-Beam Shear Test)和微观力学测试(单纤维压出实验:Single Fiber Push-out Test)办法对CFRP界面性能进行了表征分析;探讨表明两种测试办法获得界面强度虽然不同,但均能有效表征纤维/基体界面强度,测量差别主要是由于加载模式和失效模式不同引起;高温热处理(1500℃)对纤维力学性能没有显著的影响,但能够有效转变CFRP中纤维/基体界面结合强度。(2)试验探讨了具有不同界而强度的CFRP在高温裂解后形成C/C预制体的微观形貌和微结构特点;通过对比分析发现,CFRP界面强度对C/C预制体中微孔/微裂纹产生存在明显的影响,不同的C/C预制体微结构在液硅熔渗反应后将会形成不同微结构特点和不同陶瓷含量的C/C-SiC复合材料。(3)在washburn模型的基础上,建立了适合熔融Si渗入多孔C/C预制体反应熔渗动力学的数学模型,并综合考虑熔渗温度对熔融Si性能:密度、扩散系数、粘度、表面张力的影响,进而导出熔渗温度、时间对熔渗高度、反应速率、毛细孔半径、SiC层厚度的影响,这部分探讨结果为熔熔渗反应历程的工艺参数优化与调控提供了一定的论述依据。(4)使用不同界面强度CFRP获得的C/C预制体,采取液硅熔渗反应法制备了不同的C/C-SiC复合材料。通过对微观形貌、相组成、弯曲力学性能和抗氧化性能的测试与分析,表明采取低界面强度的CFRP素坯体制备的C/C-SiC复合材料的力学性能较低,但能增多基体中SiC相含量并改进其分布的均匀性,同时材料的抗氧化性能得到明显提升。关键词:界面强度论文C/C-SiC论文微结构论文力学性能论文
本论文由www.7ctime.com,需要可从关系人员哦。摘要4-5
Abstract5-9
绪论9-20
1.1 C/C-SiC复合材料9-12
1.1 纤维10-11
1.2 基体11
1.3 界面11-12
1.2 C/C-SiC复合材料制备工艺12-14
1.2.1 化学气相渗透法(CVI)12-13
1.2.2 聚合物浸渍裂解法(PIP)13
1.2.3 浆料浸渍热压法(SIHP)13-14
1.2.4 液相硅熔渗法(LSI)14
1.3 增闭机理14-15
1.4 微结构表征仪器15-16
1.4.1 X射线光电子能谱分析15-16
1.4.2 光学显微镜16
1.4.3 扫描电子显微镜16
1.5 国内外探讨近况及进展动态16-17
1.6 C/C-SiC复合材料的运用17-19
1.6.1 在航空发动机领域的运用17-18
1.6.2 在热防护体系中的运用18
1.6.3 在空间探测领域的运用18
1.6.4 在刹车体系中的运用18-19
1.7 本论文探讨的主要内容及作用19-20
2 试验材料与办法20-262.1 试验材料20
2.2 试验办法20-25
2.1 碳纤维热处理20-25
2.3 本章小结25-26
3 CFRP的制备与表征26-363.1 CFRP的制备26
3.2 CFRP的表征26-34
3.2.1 层间剪切强度26-28
3.2.2 微结构28-31
3.2.3 微观力学性能测试31-34
3.3 本章小结34-364 C/C预制体的制备、表征36-41
4.1 C/C预制体的制备36
4.2 C/C预制体的表征36-39
4.2.1 热失重分析36-37
4.2.2 C/C预制体微观形貌论文导读:C复合材料断口形貌56-586.2.4C/C-SiC复合材料抗氧化性能58-606.3本章小结60-61结论61-64参考文献64-69攻读硕士学位期间发表学术论文状况69-70致谢70-71上一页1237-39
4.3 本章小结39-41
5 LSI反应熔渗动力学模拟计算41-525.1 反应熔渗原理41-42
5.2 修正的washburn equation42-47
5.2.1 washburn equation42
5.2.2 熔融Si自身重力对渗入高度的影响42-43
5.2.3 SiC层厚度δ_t对渗入高度的影响43-44
5.2.4 润湿角θ_t对渗入高度的影响44
5.2.5 熔渗温度T对熔渗高度h的影响44-47
5.3 熔融Si渗透模型47-515.4 本章小结51-52
6 C/C-SiC复合材料的制备、表征52-616.1 C/C-SiC复合材料的制备52
6.2 C/C-SiC复合材料的表征52-60
6.2.1 C/C-SiC复合材料微观结构与组织52-55
6.2.2 C/C-SiC复合材料弯曲强度55-56
6.2.3 C/C-SiC复合材料断口形貌56-58
6.2.4 C/C-SiC复合材料抗氧化性能58-60
6.3 本章小结60-61结论61-64
参考文献64-69
攻读硕士学位期间发表学术论文状况69-70
致谢70-71