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熔体浸渍技术制备SiC_pAlN复合材料

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-03-08  浏览次数:33 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网公司获悉:二维C/SiC复合材料连接强度随保温时间的变化规律从图中可以看出,经Ni基连接剂连接后的C/SiC复合材料

  中华不锈钢网公司获悉:二维C/SiC复合材料连接强度随保温时间的变化规律从图中可以看出,经Ni基连接剂连接后的C/SiC复合材料之间的中间层厚度都约为10讲m,可知保温时间对复合材料连接中间层的厚度影响不明显。从图中还可看出,中间层Ni基连接剂与C/SiC复合材料界面无明显剥离现象,其边沿随复合材料的边沿变化而变化,表明所采用Ni基连接剂与C/SiC复合材料的润湿性较妊就渗入复合材料Ni基连接剂量来说,在保温时间为15min时(a),Ni基连接剂渗入量最少,只有当复合材料连接表面的孔隙较大时,Ni基连接剂才能渗入孔隙较长深度;当连接表面孔隙较小时,就只有少量Ni基连接剂渗入其中。随着保温时间的增加,渗入复合材料的Ni基连接剂量也越来越多。在保温时间为60min时(d),即使复合材料表面孔隙很小,Ni基连接剂也能渗入复合材料较深的深度。
  
  由此可知,C/SiC复合材料连接接头的强度与复合材料连接时的保温时间有直接关系。随着保温时间的增长,Ni基连接剂渗入复合材料内部越多,复合材料连接接头的强度就越高。这是由于当Ni基连接剂渗入复合材料内部越多时,Ni基连接剂与复合材料的接触面积越大,它与复合材料间形成的树根状结构就越明显,其咬合力就越强但是并不是Ni基连接剂渗入越多,复合材料连接强度就越高基连连接剂的不断渗入又对连接产生了另一个影晌由于Ni基连接剂与C/SC复合材料的热膨胀系数不匹配,在由连接温度冷却到室温时会在接头区域产生较大的残余应力。由于Ni基连接剂的热膨胀系数要比C/SiC复合材料的热膨胀系数高,冷却后Ni基连接剂内部残留有拉应力,在复合材料内部残留有压应力。因而当复合材料连接区域孔隙尺寸较小时,渗入其中的Ni基连接剂就可能发生断开现象,如所示渗入复合材料的Ni基连接剂断开又由于C/SiC复合材料在高温下保温时间越长对复合材料的性能影响也越大,因而进行复合材料连接的保温时间也不易于太长,同时考虑到保温时间从30min到45min过程中,C/SiC复合材料接头的强度上升趋势较为明显,认为保温时间45min为最佳保温时间。
  
  本工作利用中间层Ni基连接剂对二维C/SC复合材料进行了连接,研究了在不同连接保温时间下Ni基连接剂渗入复合材料的情况,并研究了接头弯曲强度随保温时间的变化规律,得出以下结论:(1)利用Ni基连接剂来进行二维编织C/SC复合材料的连接是合理的采用的Ni基连接剂熔点较后,就使得断开的部分Ni基连接剂在复合材料内部形成一个独立的体系,这部分Ni基连接剂增加了残余应力,降低了复合材料连接接头的性能因此虽然保温时间为60min的连接试样渗入的Ni基连接剂量较多,但渗入的Ni基连接剂在复合材料内部断开的现象也比保温时间为45min的试样的多,因此保温时间为60min的试样弯曲强度与保温时间为45min的试样强度相比,其强度上升趋势比较平缓。
  
  熔体浸渍技术制备SiCp/AIN复合材料张忻12,李亚伟金胜利李楠张久兴2(1.武汉科技大学,高温陶瓷与耐火材料湖北省重点。表1为在断口选取3个点的EDS点成分分析结果,可以看出:EDS分析结果与b元素面分布一致。
  
  氮化产物的纵断口形貌与电子探针面分析表1中断口各区的EDS成分分析为SiCp/AlN复合材料中胞状氮化铝的形貌照片。从a中可以看出生长前沿是由许多冠胞状氮化铝互相接触生长在一起;从b胞状氮化3结论200°c下用Al-Mg-Si合金反应浸渍碳化硅形成了SiCp/A1N复合材料,在此温度下,Al-Mg-Si合金中的Mg元素极易蒸发,与气氛中的微量氧发生反应,起到深脱氧作用,而Si元素的存在使Al-Si熔体容易浸渍渗透进入SiC预形体中,同时氮化反应生成AlN形成了以AlN/Si为三维骨架,SiC呈孤岛状结构的SiCp/AlN复合材料。
  
  中华不锈钢网公司获悉:生长前沿氮化铝以胞状方式生长,胞内由呈放射状生长排列的柱状晶氮化铝构成,柱晶之间有大量的通道间隙,Si元素在胞内呈不均匀分布,胞边缘部分的硅含量明显高于胞中心部分,这与柱状氮化铝的生长机理有关。
  
  拉伸试验结果和断口形貌观察表明,稀土元素处理玻璃纤维表面时,存在一最佳值,即当稀土元素含量为。3wt%时GF/PTFE复合材料的拉伸性能最佳。分析认为,这可能与稀土活性中心发挥作用的程度有关当表面改性剂中稀土含量低时,稀土原子活性中心在玻璃纤维表面的覆盖率也较小,在靠近玻璃纤维表面产生畸变区的可能性不大,故表面处理作用不明显((a、b));当表面改性剂中稀土含量过高时,导致大量稀土原子堆积在玻璃纤维表面,使稀土原子活性中心作用下降((d)。因此,只有当表面改性剂中稀土含量适宜时,其所形成的活性中心作用才能充分发挥,表面处理效果最好((c))。
  
  稀土原子的4f电子对原子核封闭不严,显示较大的有效核电荷。由此可认为,稀土原子对其周围原子的电子有较强的吸引力211.因此,玻璃纤维表面的稀土原子可能吸引PTFE中的F原子,使被F原子遮蔽的C原子裸露出来,进而形成RE-F键或RE-C键。由于稀土离子是典型的硬阳离子,与氧、氟等有较强的络合能力,并且其同配位原子之间的结合键多以离子键为主I22),因此可以认为,在稀土元素与PTFE界面,稀土元素所形戍的RE-F键或RfC键具有较强的离子键性。同时,存在于界面处的稀土化合物,起到了钉扎作用,这也进一步改善了玻璃纤维与PTFE基体之间的亲和性。因此,稀土元素处理玻璃纤维表面能够提高玻璃纤维与PTFE基体之间的界面结合力,使稀土元素处理的GF/PTFE复合材料具有最佳性能。
  
  以上分析表明,稀土元素改善界面结合力的机制优于硅烷偶联剂的。对于硅烷的介入,如SGS/RES表面改性剂,少量吸附在玻璃纤维表面上的硅烷在一定程度上干扰了稀土原子活性中心发挥作用和畸变区形成,但同时由于靠近纤维表面的畸变区与PTFE之间的物理化学作用,畸变区也阻碍了硅烷在GF/PTFE复合材料中形成IPN,因此,SGS/RES比SGS能够有效地提高GF/PTFE复合材料的界面结合力,而RES是最有效的4结论由于稀土元素的作用,RES比SGS/RES和SGS能够更有效地提高玻璃纤维与PTFE之间的界面结合力。

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