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

来源期刊：材料工程2016年第7期

论文作者：曹宇 刘荣军 曹英斌 龙宪海 严春雷 张长瑞

文章页码：19 - 25

关键词：C/C素坯;气相渗硅;C/C-SiC;CVI C;力学性能;

摘    要：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·m1/2。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。