《抗氧化SiCf/SiC複合材料SiC/BN複合界面調控及其強韌化機理研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由劉榮軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：抗氧化SiCf/SiC複合材料SiC/BN複合界面調控及其強韌化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉榮軍
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
界面改性對提高SiCf/SiC複合材料的力學及抗氧化性能起著至關重要的作用。本項目擬開展抗氧化SiCf/SiC複合材料多組元界面調控及強韌化機理研究：（1）系統研究先驅體法SiC纖維的表面結構及特徵，為其界面改性設計提供理論基礎；（2）詳細設計並最佳化CVD SiC/BN複合塗層結構，特別是SiC、BN塗層的先後順序、厚度及層數，獲得適於強韌化、抗氧化的複合界面塗層的結構特徵及控制方法；（3）通過多種研究手段，揭示SiCf/SiC複合材料SiC/BN複合界面塗層的強韌化機理；（4）研究透徹SiC/BN複合界面塗層在500～1300℃空氣環境下的抗氧化效果與機制。在以上研究基礎上，製備出兼具良好力學性能和抗氧化性能的SiCf/SiC複合材料，為豐富抗氧化SiCf/SiC複合材料的強韌化途徑提供新的思路和方法。
結題摘要
SiCf/SiC複合材料具有高比強度、高比模量、高的耐熱性和抗氧化能力等諸多優異性能，逐漸成為在航空航天、熱核聚變堆等先進工業領域具有廣泛套用前景的結構/功能材料。對於 SiCf/SiC 來說，除了SiC 纖維和基體本身的性能外，決定其力學性能和抗氧化性能的主要因素是纖維與基體間的界面。界面相作為SiCf/SiC 複合材料最佳化設計的核心內容之一，既通過影響界面結合強度改變複合材料的力學性能和斷裂特徵，又因其氧化活性影響複合材料的氧化性能。本項目開展了抗氧化SiCf/SiC複合材料多組元界面調控及強韌化機理研究，包括SiC 纖維的表面物理化學狀態、結構特徵研究、SiC/BN 複合界面結構的設計與製備工藝最佳化、SiC/BN 層狀複合界面結構的強韌化機理研究、SiC/BN 複合界面塗層的抗氧化機制研究等。通過這些研究，最佳化出了纖維增強SiC複合材料界面改性塗層的製備方法，揭示了塗層結構對複合材料性能的影響特徵和強韌化機理，闡明了SiC/BN界面改性塗層對複合材料抗氧化性能的影響機制。結果表明：纖維塗層可以極大的提高材料的力學性能和抗氧化性能，塗層以後的纖維其複合材料的抗彎強度與斷裂韌性可以達到701MPa和26.5MPa·m1/2，1300℃在空氣中氧化2小時後，複合材料的強度保留率達到78%，SiC/BN塗層氧化後形成的B2O3、SiO2在700~1100℃時為玻璃態粘稠物質，具有較好的流動性和裂紋自癒合能力，是實現提高複合材料抗氧化性能的主要原因。因此，本項目取得的研究結果對豐富高性能SiCf/SiC複合材料的製備方法具有較好的科學意義。
