纤维热处理对C/C-SiC复合材料剪切强度的影响

摘要：

　　对T300碳纤维在真空环境下，在600、900、1200、1500℃进行热处理，用液硅熔渗反应法(liquid silicon infiltration，LSI)制备了不同微观组织结构的C/C-SiC复合材料。采用光电子能谱分析了热处理对纤维表面结构的影响，用光学显微镜和扫描电子显微镜对材料微观形貌进行了观察分析。采用双槽口剪切法(DNS)测试了C/C-SiC复合材料层间剪切强度(interlaminar shear strengh，ILSS)，并分析了纤维热处理对材料剪切性能影响的微观机理。结果表明：碳纤维经热处理后，表面化学成分发生变化，氧含量显著降低，改变了碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin matrix composite，CFRP)先驱体中纤维/树脂界面结合强度，从而在CFRP裂解后形成了具有不同微观结构的C/C预制体，通过液Si对不同微结构的C/C预制体进行熔渗，获得具有不同微观结构的 C/C-SiC复合材料；DNS 测试发现碳纤维热处理能够有效改善 C/C-SiC复合材料的层间剪切强度，主要是由于纤维经热处理后制备的C/C-SiC复合材料中，SiC基体相分布较均匀并包裹在碳纤维周围，导致纤维/基体界面结合强度高。经1500℃热处理纤维增强的C/C-SiC复合材料，其剪切强度为34 MPa，与未处理的相比，ILSS提高了33%。

关键词：陶瓷基复合材料、热处理、液硅熔渗法、层间剪切强度、碳纤维、碳化硅

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：中央高校基本科研业务费专项基金[DUT11ZDG01]；教育部新世纪人才计划NCET-11-0052；留学回国人员项目资助。

在线出版日期：2013-08-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：923-929