论文部分内容阅读
氧化物纤维/莫来石复合材料因其优良的高温性能及抗氧化性，可以作为航空发动机高温部件的候选材料。本文以正硅酸乙酯和异丙醇铝作为先驱体，采用先驱体浸渗热解法(PIP)制备3D Nextel720/莫来石复合材料，研究了先驱体水解工艺对基体成分的影响、分析了莫来石形成温度及复合材料的致密化过程，并对3D Nextel720/莫来石复合材料界面进行了初步探索。主要结果如下： 1．先驱体溶液的水解产物铝硅比与pH值、水解时间有关。在酸性条件下，铝硅比随水解时间的增加逐渐增加；在碱性条件下，铝硅比随水解时间的增加逐渐减少。 2．采用正硅酸乙酯与异丙醇铝作为合成莫来石的先驱体时，其莫来石形成温度低于1200℃。相对低温合成莫来石的实现降低了复合材料制备过程对纤维的损伤，使采用氧化物纤维增韧莫来石基复合材料的制备成为可能。 3．由于先驱体的陶瓷产率很低，需要多次循环浸渗热解周期才能达到相对高的致密度。在制备复合材料的过程中，前14次循环浸渗采用的浸渗压力为2MPa就能达到理论浸渗值，当循环周期超过14次，则由于复合材料的孔隙直径变小，浸渗阻力增加，需要采用高的浸渗压力来提高浸渗效率。 4．PIP法所制备的Nextel720/莫来石复合材料存在一定的密度梯度，外部致密，内部疏松。这是由于复合材料制备过程中，先驱体水解固化是从纤维预制体表层逐层推进到内部。这种致密化模型是造成PIP法制备复合材料后期致密化困难的主要原因。 5．Nextel720/莫来石复合材料采用热解碳界面层，在氩气保护条件下800℃热解不能阻止界面氧化，而形成强界面结合，使复合材料呈脆性断裂；而热解温度为400℃时，热解碳界面未氧化，复合材料为韧性断裂，但强度只有108MPa。 6．首次在Nextel720/莫来石复合材料中引入C/SiC界面层，SiC层的引入解决了热解碳层在800℃热解氧化问题，所得到的复合材料为韧性断裂，强度达到244MPa。 摘要 7.采用C/SIC复合界面层的复合材料经过1 000℃空气环境下氧化20小时，得到具有抗氧化间隙型界面复合材料，其断裂位移高于原始复合材料，但强度和模量下降严重。