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C/C-SiC-ZrC复合材料的制备及其力学性能
  • ISSN号:1002-185X
  • 期刊名称:《稀有金属材料与工程》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116024
  • 相关基金:国家自然科学基金(91216201); 教育部新世纪人才计划(NCET-11-0052);教育部博士点基金(20130041110013)
中文摘要:

利用浆料浸渗技术将纳米ZrC粒子引入到CFRP先驱体中,裂解CFRP获得C/C-ZrC多孔体,然后采用液硅熔渗反应工艺制备了C/C-SiC-ZrC复合材料。使用SEM和XRD对材料微观形貌和组织进行了观察与分析。采用三点弯曲和单边缺口梁法(SENB)对C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别进行了测试。结果表明:采用浆料浸渗技术可以将纳米ZrC粒子均匀的弥散在C/C-ZrC多孔体中,随着引入ZrC纳米粒子含量的增多,C/C-ZrC多孔体孔隙率增大。经液硅熔渗反应后,获得的C/C-SiC-ZrC复合材料具有不同微观组织结构。力学性能测试发现,当纳米ZrC粒子含量为5%(质量分数)时,复合材料弯曲强度和断裂韧性达到了最大值;当ZrC粒子含量超过5%时,其弯曲强度和断裂韧性有所下降,表明适量纳米ZrC粒子的引入,可以改善C/C-SiC-ZrC复合材料的力学性能。

英文摘要:

ZrC nano-particles with varied mass fractions were introduced into the CFRP(carbon fiber-reinforced plastics)green body by a slurry infiltration technique.After the pyrolysis of CFRP green body,the C/C-ZrC preform with different microstructure features were obtained.By infiltrating the liquid silicon into the C/C-ZrC preform,the C/C-SiC-ZrC composites were fabricated.The morphologies of C/C-ZrC preform and C/C-SiC-ZrC were observed by scanning electron microscopy(SEM).The porosity was measured by the Archimedes method.The flexural strength and fracture toughness were evaluated by three point bending and single edge notched-beam(SENB)tests,respectively.The morphologies of C/C-ZrC preform show that the ZrC nano-particles distribute homogeneously in the fiber bundle area and have an obvious influence on the microstructure.The measurement of mechanical properties indicates that the C/C-SiC-ZrC composites with a mass fraction of 5% nano-particles present the highest value in the flexural strength and fractural toughness.While the mass fraction of nano-particles exceeds 5%,both the flexural strength and fracture toughness of composites decrease.Combining the mechanical properties with the microstructure analysis,the high mechanical properties could be attributed to the more homogeneous distribution of SiC phase and the moderate fiber/matrix interfacial bonding strength.

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期刊信息
  • 《稀有金属材料与工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国有色金属学会 中国材料研究学会 西北有色金属研究院
  • 主编:张平祥
  • 地址:西安市51号信箱
  • 邮编:710016
  • 邮箱:RMME@c-nin.com
  • 电话:029-86231117
  • 国际标准刊号:ISSN:1002-185X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1154/TG
  • 邮发代号:52-172
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,中国优秀期刊一等奖,中国有色金属工业优秀期刊1等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24715