PIP法制备高温氧化铝陶瓷辊棒复合材料构件的弯曲性能

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　　采用先驱体转化工艺(PIP)制备三维炭纤维增强碳化硅耐高温陶瓷管复合材料(3D-Cf/SiC)构件。通过三点弯曲强度方法分析构件材料的弯曲性能及破坏规律。采用三维炭纤维编织的耐高温陶瓷管复合材料构件，其复合材料基体的主要成分为β-SiC，材料具有较高的弯曲性能，可达511MPa，构件材料与采用同种PIP工艺制备的3D-Cf/SiC耐高温陶瓷管复合材料相比较，强度降低26.4%，这可能是由制备的构件其致密度较低以及后续加工等因素所致。3D-Cf/SiC耐高温陶瓷管复合材料在弯曲断裂过程，材料纤维与纤维束被大量拔出，表现出类似金属的较好假塑性断裂特征。碳/碳化硅(C/SiC)耐高温陶瓷管复合材料是重要的热结构材料体系之一。综述了近年来发展的有关制备C/SiC耐高温陶瓷管复合材料的各种技术及其在航空航天、光学系统、空间技术、交通工具(刹车片、阀)、能源技术等领域的应用，展望了可应用于玻璃工业中的纳米碳颗粒与亚微米碳化硅复合的耐高温陶瓷管复合材料制备工艺，可拓宽该耐高温陶瓷管复合材料的应用领域。

　　耐高温陶瓷管复合材料低成本制备工艺的研究现状，分析得出原材料价格昂贵、制备周期漫长是制约耐高温陶瓷管复合材料应用范围进一步拓展的关键因素，在此基础上分析了目前各低成本技术的优、缺点，以为降低耐高温陶瓷管复合材料的制备成本提供一些参考，并指出改进现有工艺及开发新型低成本工艺是今后耐高温陶瓷管复合材料发展的一个重要方向。研究Z-pin横向增强平纹编织耐高温陶瓷管复合材料的拉伸性能及损伤。碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预制体，通过化学气相渗透(chemical vapor infiltration，CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织耐高温陶瓷管复合材料。采用单轴拉伸试验及加—卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏机理。结果表明，Z-pin嵌入引起的面内纤维断裂、损伤以及弯曲变形，降低了平纹编织耐高温陶瓷管复合材料的抗拉强度;Z-pin增强平纹编织耐高温陶瓷管复合材料抗拉应力应变曲线具有非线性特性;卸载再加载过程中损伤基本没有增加，残余应变与卸载应力成二次关系，卸载模量与卸载应力成Boltzmann关系。

　　在耐高温陶瓷管复合材料中引入高强陶瓷纤维的目的是为了增强陶瓷的断裂韧性，纤维与基体的界面是决定CMC韧性的关键因素。国内外许多专家和机构研究重点主要集中于连续纤维增强耐高温陶瓷管复合材料的界面，包括纤维与基体的化学相容性和热物理相容性，以及用TEM、HRTEM、SADP、AEM、声学显微法、EDX等微观测试手段研究不同体系的界面形成机理。本文对上述界面研究概况进行了综述，并简述了界面设计原则和近年来计算机技术在界面研究中的应用情况。指出，连续纤维增强耐高温陶瓷管复合材料界面研究将一直是复合耐高温陶瓷管复合材料界研究的重点和难点。

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