高体积分数SiC_p/Al复合材料预制体凝胶注模成型的研究

doi:2FA08B391312283423E0A27CA35AFBDB

	高体积分数SiC_p/Al复合材料预制体凝胶注模成型的研究
	程思扬
学位类型	硕士
导师	张舸
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	SiC_p/Al复合材料凝胶注模成型流变学特性无压浸渗
摘要	SiC体积含量高于40%的铝基碳化硅复合材料(统称高体积分数SiC_p/Al复合材料)具有低密度、高比强度和比刚度、低线膨胀系数和高导热性等优异的机械性能和热学性能,在航空航天有效载荷制造、大功率电子控制器件制造等领域有着良好的应用前景。本研究采用凝胶注模成型技术结合无压浸渗技术实现高体积分数SiC_p/Al复合材料近净尺寸成型。在该工艺中,SiC增强相坯体的制备是至关重要的一环,如果制备的SiC浆料不能满足凝胶注模成型要求,会降低复合材料的性能。本文通过对凝胶注模成型SiC浆料流变学特性影响因素及浆料凝胶过程的研究,获得了满足凝胶注模成型要求的高固相含量的SiC浆料,预烧结、氧化处理后得到SiC多孔预制体,最后采用无压浸渗工艺制备得到高体积分数SiC_p/Al复合材料。主要研究内容如下:(1)研究了pH值、分散剂、固相含量对SiC浆料流变学特性的影响,选用12.8μm SiC粉体,当浆料pH=10,高分子分散剂聚乙二醇6000(PEG6000)含量为1wt.%,固相含量为48Vol.%时,浆料粘度在2.2Pa·s以下,满足凝胶注模成型工艺的要求;(2)分析了浆料凝胶过程机理,研究了催化剂与引发剂用量对SiC浆料凝胶时间的影响,当催化剂用量为1.8mL/L,引发剂用量为0.48g/L时,SiC浆料凝胶时间为15min,满足凝胶注模成型工艺的要求;(3)测试了SiC预制体预烧结过程的热失重-差热曲线,制定了合理的预烧结工艺,防止预烧结过程中坯体开裂;(4)研究了不同氧化温度下SiC颗粒表面SiO_2氧化层的形貌与晶型,在850℃以下氧化后SiC颗粒表面SiO_2氧化层呈现非晶态;超过850℃时,SiO_2氧化层会发生由非晶态向晶态的转变,发生相变后SiO_2氧化层结构变得疏松,影响SiC_p/Al复合材料的致密性;(5)分析了由上述SiC预制体制备的高体积分数SiC_p/Al复合材料断口形貌,发现复合材料断裂失效的主要机制是增强相解理机制和基体控制机制。测试了复合材料的性能,密度为2.921g·cm~(-3),弹性模量为193.3GPa,弯曲强度为360MPa,热膨胀系数为8.3×10~(-6)/K(20℃~75℃)。
页数	79
DOI	2FA08B391312283423E0A27CA35AFBDB
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63923
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	程思扬. 高体积分数SiC_p/Al复合材料预制体凝胶注模成型的研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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高体积分数SiCpAl复合材料预制体凝胶（3395KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文