材料科学与工程专业毕业论文材料科学与工程专业毕业论文 精品论文精品论文 SiCf/SiCSiCf/SiC 复合材料的复合材料的制备及其与制备及其与 LiPbLiPb 熔液化学相容性初步研究熔液化学相容性初步研究关键词：复合材料关键词：复合材料 化学气相沉积化学气相沉积 化学相容性化学相容性 流道插件流道插件 碳化硅碳化硅 纤维增强纤维增强摘要：碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料， 在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅 实验包层模块中即采用了 SiCf/SiC 复合材料作为流道插件的候选材料。本文针 对 SiCf/SiC 复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过 不同工艺制备了三维四向和 2.5D 编织 SiCf/SiC 复合材料，对复合材料性能进 行了表征，并对 SiCf/SiC 复合材料与 LiPb 熔液的化学相容性进行了初步研究。先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向 SiCf/SiC 复合材料密度为 1.97gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 323.10MPa 和 87.03GPa，断裂韧性 为 11.22MPam1/2，剪切强度为 49.23 MPa，热导率为 1.14 Wm-1K-1。复 合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了 30 小时整体涂层后，密度为 2.05 gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 353.01MPa 和 94.43GPa，断裂韧性为 12.18 MPam1/2，剪切强度为 50.33 MPa，热导率为 1.57 Wm-1K-1。 通过 PIP 工艺制得的 2.5D SiCf/SiC 复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱， 复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和 模量较低。经过不同时长的 CVD SiC 整体涂层后，材料致密化显著，复合材料 的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂。 与直接涂层的复合材料相比，经过 CVD+PIP 致密化处理后再进行涂层的复合材 料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过 PIP 工艺制备复合材料后 直接进行整体涂层是较优的工艺。 三维四向和 2.5D 编织的 SiCf/SiC 复合材 料在 700静态 LiPb 熔液中浸泡 500 小时后，力学性能明显下降，其中 2.5D SiCf/SiC 复合材料严重损坏，三维四向 SiCf/SiC 复合材料力学性能下降了至 少一个数量级。原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形 SiC 发生了反应：SiC+NiNixSiy+C。该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料 力学性能下降。纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金 属的渗入，三维四向 SiCf/SiC 复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学 相容性明显好于 2.5D SiCf/SiC 复合材料。CVD SiC 涂层与液态金属相容性较 好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的 SiCf/SiC 复合材料 腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的 SiCf/SiC 复合材料。正文内容正文内容碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料， 在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅 实验包层模块中即采用了 SiCf/SiC 复合材料作为流道插件的候选材料。本文针 对 SiCf/SiC 复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过 不同工艺制备了三维四向和 2.5D 编织 SiCf/SiC 复合材料，对复合材料性能进 行了表征，并对 SiCf/SiC 复合材料与 LiPb 熔液的化学相容性进行了初步研究。先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向 SiCf/SiC 复合材料密度为 1.97gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 323.10MPa 和 87.03GPa，断裂韧性 为 11.22MPam1/2，剪切强度为 49.23 MPa，热导率为 1.14 Wm-1K-1。复 合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了 30 小时整体涂层后，密度为 2.05 gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 353.01MPa 和 94.43GPa，断裂韧性为 12.18 MPam1/2，剪切强度为 50.33 MPa，热导率为 1.57 Wm-1K-1。 通过 PIP 工艺制得的 2.5D SiCf/SiC 复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱， 复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和 模量较低。经过不同时长的 CVD SiC 整体涂层后，材料致密化显著，复合材料 的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂。 与直接涂层的复合材料相比，经过 CVD+PIP 致密化处理后再进行涂层的复合材 料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过 PIP 工艺制备复合材料后 直接进行整体涂层是较优的工艺。 三维四向和 2.5D 编织的 SiCf/SiC 复合材 料在 700静态 LiPb 熔液中浸泡 500 小时后，力学性能明显下降，其中 2.5D SiCf/SiC 复合材料严重损坏，三维四向 SiCf/SiC 复合材料力学性能下降了至 少一个数量级。原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形 SiC 发生了反应：SiC+NiNixSiy+C。该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料 力学性能下降。纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金 属的渗入，三维四向 SiCf/SiC 复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学 相容性明显好于 2.5D SiCf/SiC 复合材料。CVD SiC 涂层与液态金属相容性较 好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的 SiCf/SiC 复合材料 腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的 SiCf/SiC 复合材料。 碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚 变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验 包层模块中即采用了 SiCf/SiC 复合材料作为流道插件的候选材料。本文针对 SiCf/SiC 复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不 同工艺制备了三维四向和 2.5D 编织 SiCf/SiC 复合材料，对复合材料性能进行 了表征，并对 SiCf/SiC 复合材料与 LiPb 熔液的化学相容性进行了初步研究。 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向 SiCf/SiC 复合材料密度为 1.97gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 323.10MPa 和 87.03GPa，断裂韧性 为 11.22MPam1/2，剪切强度为 49.23 MPa，热导率为 1.14 Wm-1K-1。复 合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了 30 小时整体涂层后，密度为 2.05 gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 353.01MPa 和 94.43GPa，断裂韧性为 12.18 MPam1/2，剪切强度为 50.33 MPa，热导率为 1.57 Wm-1K-1。 通过 PIP 工艺制得的 2.5D SiCf/SiC 复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱， 复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和模量较低。经过不同时长的 CVD SiC 整体涂层后，材料致密化显著，复合材料 的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂。 与直接涂层的复合材料相比，经过 CVD+PIP 致密化处理后再进行涂层的复合材 料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过 PIP 工艺制备复合材料后 直接进行整体涂层是较优的工艺。 三维四向和 2.5D 编织的 SiCf/SiC 复合材 料在 700静态 LiPb 熔液中浸泡 500 小时后，力学性能明显下降，其中 2.5D SiCf/SiC 复合材料严重损坏，三维四向 SiCf/SiC 复合材料力学性能下降了至 少一个数量级。原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形 SiC 发生了反应：SiC+NiNixSiy+C。该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料 力学性能下降。纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金 属的渗入，三维四向 SiCf/SiC 复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学 相容性明显好于 2.5D SiCf/SiC 复合材料。CVD SiC 涂层与液态金属相容性较 好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的 SiCf/SiC 复合材料 腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的 SiCf/SiC 复合材料。 碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚 变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验 包层模块中即采用了 SiCf/SiC 复合材料作为流道插件的候选材料。本文针对 SiCf/SiC 复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不 同工艺制备了三维四向和 2.5D 编织 SiCf/SiC 复合材料，对复合材料性能进行 了表征，并对 SiCf/SiC 复合材料与 LiPb 熔液的化学相容性进行了初步研究。 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向 SiCf/SiC 复合材料密度为 1.97gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 323.10MPa 和 87.03GPa，断裂韧性 为 11.22MPam1/2，剪切强度为 49.23 MPa，热导率为 1.14 Wm-1K-1。复 合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了 30 小时整体涂层后，密度为 2.05 gcm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为 353.01MPa 和 94.43GPa，断裂韧性为 12.18 MPam1/2，剪切强度为 50.33 MPa，热导率为 1.57 Wm-1K-1。 通过 PIP 工艺制得的 2.5D SiCf/SiC 复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱， 复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和 模量较低。经过不同时长的 CVD SiC 整体涂层后，材料致密化显著，复合材料 的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂。 与直接涂层的复合材料相比，经过 CVD+PIP 致密化处理后再进行涂层的复合材 料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过 PIP 工艺制备复合材料后 直接进行整体涂层是较优的工艺。 三维四向和 2.5D 编织的 SiCf/SiC 复合材 料在 700静态 LiPb 熔液中浸泡 500 小时后，力学性能明显下降，其中 2.5D SiCf/SiC 复合材料严重损坏，三维四向 SiCf/SiC 复合材料力学性能下降了至 少一个数量级。原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形 SiC 发生了反应：SiC+NiNixSiy+C。该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料 力学性能下降。纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金 属的渗入，三维四向 SiCf/SiC 复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学 相容性明显好于 2.5D SiCf/SiC 复合材料。CVD SiC 涂层与液态金属相容性较 好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的 SiCf/SiC 复合材料 腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的 SiCf/SiC 复合材料。 碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚 变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验