航天用新材料——CVD法SiC纤维及其复合材料

概述了近年来国风ＣＶＤ法ＳｉＣ纤维及其复合材料研制的进展以及在航天领域的初步应用情况。目前国产ＣＶＤ法ＳｉＣ纤维的综合性能达到国际同类产品的先进水平。这种纤维与树脂、金属铝等基体有良好的相容性，其复合材料具有较高的力学性能或电性能，在航天领域有着广阔的应用前景。     

SiC纤维CVD涂层工艺研究

对SiC纤维的CVD涂层工艺进行研究.实验发现采用BCl3,H2及CH4作为反应气体,采用与SiC纤维生产工艺相匹配的走丝速度并控制一定的工艺参数,在1350℃左右可得到厚度2～3mm且表面致密的B4C涂层,纤维涂层后性能基本保持不变.仅采用BCl3及CH4作为CVD涂层工艺反应气体,在1180～1250℃即可沉积出表面光滑致密,厚度2～3mm的富碳B4C涂层,涂层后纤维性能可提高10%左右,且涂层与纤维结合强度很高,优于B4C涂层与SiC纤维的结合强度.实验还发现SiC纤维涂覆B4C及富碳B4C涂层后,能有效阻隔界面反应,可大幅提高SiC/Ti基复合材料的性能.     

低电阻率SiC纤维先驱体聚碳硅烷的制备与表征

由聚二甲基硅烷（PDMS）与3％－7％（质量分数）聚氯乙烯（PVC）共热解反应生成的聚碳硅烷（PC—P），是制备力学性能优良的低电阻率SiC纤维的先驱体。研究了PC-P先驱体的合成条件，利用GPC、IR、XPS、元素分析等手段对PC—P的组成与结构进行了分析。结果表明，PC—P先驱体的最佳合成条件为450℃保温6h-8h，熔点为180℃—230℃，数均分子量为1350-1800，分子量分散系数为2.0左右；PC—P含有Si、C、H、O元素，其C含量高于由PDMS制备的先驱体PCS，而Si含量低于PCS；结构与PCS相似，但Si-H键含量低于PCS中Si-H键含量。     

国产Hi-Nicalon型SiC纤维热处理后微观结构及性能演化

为考察国产Hi-Nicalon型SiC纤维在高温下的结构-性能演化规律,对国产Hi-Nicalon型SiC纤维分别在空气和氩气环境下进行了不同温度热处理,并对纤维的微观结构及纤维束丝力学性能演化进行了表征与测试。结果表明,在空气环境下,当超过1 100℃时,国产Hi-Nicalon型SiC纤维束丝强度开始下降,伴随着纤维表面生成SiO_2氧化膜,当温度超过1 200℃时,纤维表面会形成SiO_2氧化膜鼓泡。在氩气环境下1 100～1 500℃时,纤维束丝强度开始发生缓慢劣化。当热处理温度超过1 500℃时纤维束丝强度开始加速劣化,伴随着纤维开始发生β-SiC到α-SiC相变以及SiC晶粒尺寸增大。     

石墨表面CVD SiC涂层微观结构研究

研究CH3SiCl3-H2-Ar体系中在石墨表面化学气相沉积SiC涂层工艺,并对涂层形貌进行SEM分析。考察沉积温度、气体比例、气体流量以及稀释气体含量对化学气相沉积SiC涂层的显微结构的影响。结果表明,在温度1100℃,H2∶MTS=5∶3,气体流量8L/min,稀释气体1L/min时,制备的涂层致密光滑。其中涂层的形貌对温度最敏感,当沉积温度达到1100℃时,CVD SiC涂层表面致密且光滑。     

C／SiC复合材料与CVDSiC涂层的结合性能研究

采用先驱体转化法(PIP方法)制备C/SiC陶瓷基复合材料,通过调整多孔预制件的体积密度制备出不同组分比的C/SiC复合材料。结果显示,C/SiC复合材料的热膨胀系数随着复合材料中SiC含量的增加而增加,其与CVDSiC涂层之间的热匹配也相应增加,通过CVI方法制备梯度过渡层,在C/SiC复合材料表面制备出致密度较高的CVDSiC涂层。     

CVD SiC纤维的组分与强度

采用射频ＣＶＤ法制备出连续ＳｉＣ（Ｗ）纤维，利用ＸＰＳ分析手段研究了纤维的元素组成及形态与强度的关系，结果表明，纤维中的杂质特别是自由Ｓｉ的存在对纤维抗拉强度有很大影响。     

SiC陶瓷纤维先驱体的研究动态

对国内外SiC系列陶瓷纤维先驱体的主要合成方法及工艺进行了总结,比较了各种方法所得先驱体的产率,杂元素含量,分子形状形态,分子量及其分布等结构参数,先驱体可纺性以及对应烧成纤维的力学性能。提出降低先驱体中杂元素含量,改善其可纺性及先驱丝的强度,提高陶瓷收率是SiC系列陶瓷纤维先驱体分子设计的方向。     

碳化硅短切纤维电磁特性改进研究

通过表面化学镀镍并进行适当的热处理,可调节碳化硅纤维的电磁性能。研究了ＳｉＣ表面化学镀金属镍的工艺条件,在ＳｉＣ纤维表面制得较为均匀致密的金属镍镀层;研究了镀镍ＳｉＣ纤维在热处理过程中的结构组成变化,以及制备工艺条件对所制备的吸收剂的电磁参数的影响。     

碳化硅纤维连续化工艺研究

本文对连续碳化硅纤维的几种制备工艺方案进行了研究，阐述了纺丝工艺中温度、脱泡、过滤和收丝速度对纤维形态、性能的影响，确立了最佳工艺路线，产在此基础上制备了性能良好的连续ＳｉＣ纤维。     

短切碳化硅纤维微波电磁参数改性研究

通过表面化学镀铁钴合金并进行适当的热处理,调节短切碳化硅纤维的微波电磁参数。研究了热处理工艺条件,镀层中铁和钴元素含量,复合镀层的构成及短切纤维的取向对所制备的吸收剂的电磁参数的影响。