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碳纤维增强碳化硅基(C_f/SiC)复合材料具有耐高温、耐腐蚀、高比刚度、高热导、低密度等优点,且具有独特的裂纹偏转、纤维拔出、纤维脱粘等能量耗散机制,使其表现出类似金属的非灾难性破坏特征,大幅度提高其作为高温结构材料在航空航天、军事、能源等领域工程应用领域的可靠性。采用连续碳纤维制备的C_f/SiC复合材料在不同的方向上物理及力学性能差异较大,限制了其作为精密元件的工程应用。因此,开展具有各向同性C_f/SiC复合材料制备研究具有重要意义。本课题以短切碳纤维作为增强体,采用注浆成型结合反应烧结工艺,实现高致密各向同性C_f/SiC复合材料制备,研究了碳纤维体积分数、颗粒尺寸及其颗粒级配、分散剂含量、粘结剂含量、混合浆料时间和投料方式对C_f/SiC复合材料微观结构和性能的影响。对于以注浆成型法来制备复合材料,浆料的粘度和由浆料得到的素坯的显气孔率都会对复合材料的性能产生较大的影响。例如,浆料粘度会对注浆成型过程中的气体的排出、填充的均匀性等有较大影响,进而影响素坯的孔径结构及后续的熔渗反应。实验结果表明,采用TMAH和PVP作为分散剂时,添加0.1 wt.%的TMAH的浆料粘度最低,无团聚现象,素坯的显气孔率较低,同时添加4 wt.%的PVP能得到较高的素坯显气孔率(45.98±0.37%),这有助于反应烧结过程;而粘度随混料时间的增加而降低,而投料方式对浆料粘度及素坯的性质影响不大;提高粘结剂PVA的含量会使浆料的粘度增大;碳纤维体积分数的增加会使空间阻力增大,分散越困难,而碳纤维较低的密度导致素坯的体积密度随着碳纤维含量的升高而降低。较大颗粒的SiC有助于降低素坯的显气孔率,而且50μm和5μm粒径的SiC颗粒进行颗粒级配得到的素坯显气孔率最低(41.88±0.78%)。实验中利用所制备的素坯,通过硅的熔渗反应,制备了高致密、性能优异的C_f/SiC复合材料。研究表明,添加35 vol.%碳纤维的复合材料弯曲强度可达412±47 MPa,然而碳纤维过量导致纤维的“架桥”效应造成较多的坯体缺陷,进而导致材料性能的下降;减小SiC粒径可以有效降低复合材料的脆性较高的残余硅的含量及尺寸,有利于提高复合材料的力学性能;对颗粒级配的研究表明50μm和5μm粒径的SiC颗粒级配后的力学性能最高,弯曲强度可达到357±41 MPa。添加了PVA的复合材料体现出高致密度、低显气孔率的特点,添加4 wt.%PVP的复合材料中生成了大量纤维状的β-SiC相,此时复合材料的弯曲强度最大,达到432±39 MPa。通过树脂-乙醇溶液的浸渍裂解引入裂解碳后,可以有效避免碳纤维的损伤,而且随树脂浓度的增加,复合材料的致密度越高和力学性能也相应提高。然而树脂浓度过高时坯体的显气孔率会急剧下降,不利于熔融硅的渗透,无法实现复合材料的致密化烧结。