材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文[精品論文]sicfsic復(fù)合材料的制備及其與lipb熔液化學(xué)相容性初步研究

1、材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 精品論文 SiCf/SiC復(fù)合材料的制備及其與LiPb熔液化學(xué)相容性初步研究關(guān)鍵詞：復(fù)合材料 化學(xué)氣相沉積 化學(xué)相容性 流道插件 碳化硅 纖維增強(qiáng)摘要：碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb

2、熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57

3、W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选Ｅc直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡50

4、0小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好

5、于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。正文內(nèi)容 碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-

6、3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材

7、料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量

8、級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材

9、料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，

10、熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和

11、模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性

12、能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材

13、料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g&#

14、183;cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度

15、相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性

16、明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)

17、SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50

18、.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料

19、在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/S

20、iC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.

21、97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維

22、/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力

23、學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，

24、在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)

25、度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密

26、化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與

27、纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針

28、對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后

29、，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后

30、再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小

31、且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合

32、材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·

33、m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔选Ｅc直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的

34、SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)

35、過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/

36、SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m-1·K-1。復(fù)合材料通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)進(jìn)行了30小時(shí)整體涂層后，密度為2.05 g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為353.01MPa和94.43GPa，斷裂韌性為12.18 MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為50.33 MPa，熱導(dǎo)率為1.57 W·m-1·K-1。 通過(guò)PIP工藝制得的2.5D SiCf/Si

37、C復(fù)合材料孔隙率高，纖維/基體界面結(jié)合弱，復(fù)合材料呈韌性斷裂特征；基體不致密，無(wú)法有效的傳遞載荷，材料的強(qiáng)度和模量較低。經(jīng)過(guò)不同時(shí)長(zhǎng)的CVD SiC整體涂層后，材料致密化顯著，復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量明顯提高，但纖維/基體界面結(jié)合變強(qiáng)，斷裂模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?。與直接涂層的復(fù)合材料相比，經(jīng)過(guò)CVD+PIP致密化處理后再進(jìn)行涂層的復(fù)合材料密度相近，但力學(xué)性能較差，制備成本高，故通過(guò)PIP工藝制備復(fù)合材料后直接進(jìn)行整體涂層是較優(yōu)的工藝。 三維四向和2.5D編織的SiCf/SiC復(fù)合材料在700靜態(tài)LiPb熔液中浸泡500小時(shí)后，力學(xué)性能明顯下降，其中2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料嚴(yán)重?fù)p壞，三維四向S

38、iCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能下降了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。原因?yàn)橐簯B(tài)金屬中的雜質(zhì)鎳與復(fù)合材料表面或內(nèi)部的無(wú)定形SiC發(fā)生了反應(yīng)：SiC+NiNixSiy+C。該反應(yīng)導(dǎo)致基體與纖維受到腐蝕，材料力學(xué)性能下降。纖維編織方式影響復(fù)合材料內(nèi)部孔隙的結(jié)構(gòu)，從而影響液態(tài)金屬的滲入，三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料內(nèi)部孔隙尺寸較小且連通不多，其化學(xué)相容性明顯好于2.5D SiCf/SiC復(fù)合材料。CVD SiC涂層與液態(tài)金屬相容性較好，能夠有效延緩液態(tài)金屬對(duì)材料的腐蝕，經(jīng)過(guò)整體涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料腐蝕后外觀和性能明顯好于無(wú)涂層的SiCf/SiC復(fù)合材料。碳化硅纖維增強(qiáng)碳化硅復(fù)合材料(SiCf/SiC)是

39、較理想的核聚變堆用材料，在聚變堆結(jié)構(gòu)材料和功能材料中都有廣泛的應(yīng)用前景，中國(guó)提出的雙功能鋰鉛實(shí)驗(yàn)包層模塊中即采用了SiCf/SiC復(fù)合材料作為流道插件的候選材料。本文針對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料在流道插件中的應(yīng)用要求，采用國(guó)產(chǎn)纖維和先驅(qū)體，通過(guò)不同工藝制備了三維四向和2.5D編織SiCf/SiC復(fù)合材料，對(duì)復(fù)合材料性能進(jìn)行了表征，并對(duì)SiCf/SiC復(fù)合材料與LiPb熔液的化學(xué)相容性進(jìn)行了初步研究。 先驅(qū)體浸漬裂解工藝(PIP)制備的三維四向SiCf/SiC復(fù)合材料密度為1.97g·cm-3，彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別為323.10MPa和87.03GPa，斷裂韌性為11.22MPa·m1/2，剪切強(qiáng)度為49.23 MPa，熱導(dǎo)率為1.14 W·m