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碳纤维增强氮化物基复合材料的制备及其性能表征

合成了全氢聚硅氮烷和硼氮烷的混杂先驱体并对其结构进行了表征;以混杂先驱体和3D碳纤维编制体为原料,采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺制得了碳纤维增强氮化硼-氮化硅混杂基体的复合材料,并对复合材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了研究.结果表明,混杂先驱体中含有B-N,B-H,Si-N,Si-H,N-H等结构,无其它杂质出现;随着PIP工艺循环次数的增加,复合材料的密度随之提高;当进行4个循环时基本致密,密度达到1.50g/cm3,弯曲强度达到156.4 MPa;轨道模拟实验显示复合材料具有优异的抗烧蚀性能.

关键词: 先驱体浸渍-裂解 , 复合材料 , 力学性能 , 烧蚀

热解碳涂层碳纤维增强碳化硅复合材料热压工艺研究

周新贵 , 张长瑞 , 何新波 , 李银奎 , 周安郴 , 曹英斌 , 马江

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2000.03.011

采用经过热解碳涂层的M40JB碳纤维,以有机硅先驱体聚碳硅烷为粘结剂,热压烧结制备了Cf/SiC复合材料,测试了复合材料的性能并进行了对比,同时运用SEM,TEM等分析手段对复合材料的微观结构进行了表征.结果表明:所采用的碳纤维热解碳涂层对复合材料的性能有较大的影响,较好的热压温度为1850℃,压力为25MPa.

关键词: 热解碳涂层 , Cf/SiC , 热压烧结 , 先驱体

涂层对SiO2/(Si3N4+BN)透波材料力学、介电性能的影响

李俊生 , 张长瑞 , 王思青 , 曹峰 , 曹英斌 , 王衍飞 , 姜勇刚

稀有金属材料与工程

采用硅树脂作为SiO2/(Si3N4+BN)复合材料涂层,并取得较好的防潮效果.将SiO2/(Si3N4+BN)复合材料涂层后弯曲强度提高约27%左右;介电常数和介电损耗角正切变化分别为0.02和0.2×10-3.

关键词: SiO2/(Si3N4+BN) , 透波材料 , 介电性能 , 弯曲强度 , 防潮

工艺对C/SiC复合材料结构与性能的影响

张玉娣 , 张长瑞 , 周新贵 , 曹英斌

稀有金属材料与工程

介绍一种化学气相渗透与先驱体浸渍裂解联用(CVI-PIP)的工艺制备碳毡增强SiC复合材料,采用SEM分析复合材料的显微结构,采用三点弯曲法测试复合材料的力学性能,结果显示:在复合材料致密化过程早期,CVI工艺致密化效率明显高于PIP工艺;与完全采用PIP工艺制备C/SiC复合材料相比,采用CVI-PIP工艺可提高复合材料的致密化效率和致密化程度,复合材料残留孔隙率从18.86%下降到5.45%;相应的,C/SiC复合材料的抗弯强度与弹性模量分别从66.43 MPa和38.43 GPa增加到112.16 MPa和68.49 GPa;采用CVI-PIP联用工艺同时能够增加复合材料与其表面CVD涂层的结合性能.

关键词: 化学气相渗透 , 先驱体浸渍裂解 , 工艺 , 显微结构 , 力学性能

CVD过程中温度对SiC涂层沉积速率及组织结构的影响

刘荣军 , 张长瑞 , 刘晓阳 , 周新贵 , 曹英斌

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2004.04.006

以CH3SiCl3-H2体系在1000～1300℃沉积了SiC涂层,研究了温度对涂层沉积速率的影响,应用自发形核理论解释了不同沉积温度下CVD SiC涂层的组织结构.结果表明,随着沉积温度的提高,CVD SiC涂层的沉积速率相应增大;1000～1200℃沉积过程为化学动力学控制过程, 1200～1300℃沉积过程为质量转移控制,1000℃和1100℃沉积的SiC涂层表面光滑、致密;1200℃和1300℃沉积的SiC涂层表面粗糙、多孔; 随着沉积温度的提高,CVD SiC涂层的晶体结构趋于完整,当温度超过1150℃时,涂层中除β-SiC外还出现了少量α-SiC.

关键词: 沉积温度 , CVD , SiC , 沉积速率 , 结构

超高温陶瓷基复合材料制备工艺研究进展

严春雷 , 刘荣军 , 曹英斌 , 张长瑞 , 张德坷

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2012.04.002

对超高温陶瓷作了简要介绍,综述了先驱体浸渍裂解( PIP)、反应熔体浸渗(RMI)、化学气相渗透(CVI)、泥浆法(SI)等工艺的最新研究进展.

关键词: 超高温陶瓷 , 复合材料 , 制备工艺

素坯密度对气相渗硅制备C/C-SiC复合材料结构与性能的影响

曹宇 , 刘荣军 , 曹英斌 , 龙宪海 , 严春雷 , 张长瑞

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.07.004

三维针刺碳毡经化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration, CVI）增密制备C/C素坯，通过气相渗硅（Gaseous Silicon Infiltration, GSI）制备C/C-SiC复合材料。研究素坯密度与CVI C层厚度及素坯孔隙率的变化规律，并分析素坯密度对C/C-SiC复合材料力学性能、热学性能的影响。结果表明：随着素坯密度增大，CVI C层变厚，孔隙率减小；C/C-SiC复合材料中残C量随之增大，残余Si量随之减小，SiC先保持较高含量（体积分数约40%），随后迅速降低，C/C-SiC复合材料密度逐渐减小，力学性能先增大后减小，而热导率及热膨胀系数降低至平稳。当素坯密度为1.085g/cm³时，复合材料力学性能最好，弯曲强度可达308.31MPa，断裂韧度为11.36MPa·m^1/2。研究发现：素坯孔隙率较大时，渗硅通道足够，残余硅多，且CVI C层较薄，纤维硅蚀严重，C/C-SiC复合材料力学性能低；素坯孔隙率较小时，渗硅通道很快阻塞，Si和SiC含量少，而闭孔大且多，C/C-SiC复合材料力学性能也不高。

关键词: C/C素坯 , 气相渗硅 , C/C-SiC , CVI C , 力学性能

CVD法制备SiC先进陶瓷材料研究进展

刘荣军 , 周新贵 , 张长瑞 , 曹英斌

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2002.07.012

SiC陶瓷材料具有许多优异的性能如高比强度、高比模量、低密度、高硬度、高导热系数、低的热膨胀系数、耐腐蚀、抗氧化等,从而被广泛用作高温结构部件.CVD 工艺灵活,制备的SiC陶瓷具有很高纯度和致密度,因而是制备先进SiC陶瓷的最有希望的工艺之一.对CVD法制备SiC涂层和SiC基复合材料的研究及应用进行了综述.

关键词: CVD , SiC先进陶瓷 , 进展

Cf/SiC陶瓷基复合材料发展状况

曹英斌 , 张长瑞 , 陈朝辉 , 周新贵

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.1999.05.003

Cf/SiC陶瓷基复合材料作为高温结构材料,在高性能发动机上具有潜在的应用前景.本文综述了制备Cf/SiC陶瓷基复合材料增强相碳纤维的发展;Cf/SiC复合材料的基本制备工艺及性能(包括力学性能、复合材料氧化性能、界面性质等);复合材料当前的应用等各方面的发展.最后指出了有待解决的问题和今后努力的方向.

关键词: 陶瓷基复合材料 , 碳纤维 , 陶瓷 , 应用

界面涂层对液相硅浸渗制备C/SiC复合材料力学性能的影响

刘伟 , 刘荣军 , 曹英斌 , 杨会永

材料导报

采用化学气相沉积工艺对短切碳纤维毡体进行界面涂层改性处理后树脂浸渍裂解得到了多孔C/C预制体,再将预制体液相硅浸渗制备了C/SiC复合材料.对比了纤维有无界面涂层对C/SiC复合材料力学性能的影响,并分析了其断裂机制.结果表明,与无界面涂层改性相比,碳毡经化学气相沉积SiC涂层改性处理后制备的C/SiC复合材料的力学性能更好,强度和模量分别提高了192％和36％.界面涂层增强了纤维的抗硅化效果是C/SiC复合材料力学性能提高的主要原因,但同时复合材料也呈现出脆性断裂模式.

关键词: 化学气相沉积 , 界面涂层 , 液相硅浸渗 , C/SiC

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