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陶瓷学报2025年第06期:以聚硅氮烷为前驱体制备碳纤维网胎增强碳化硅陶瓷基复合材料

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘一阳;王子涵;何梅;张承双;许海东;王明存;

单位:北京航空航天大学化学学院;西安航天复合材料研究所;蒙阴县科技创新服务中心;

摘要:本研究开发了一种经济型碳纤维网胎增强SiC复合材制备工艺。该技术采用机械混合法将乙烯基聚硅氮烷(ViLSZ,自制产品命名为PSZ-3112)基体树脂、碳化硅粉体与固化剂六亚甲基二异氰酸酯(HDI)混合制备成无溶剂浆料,以短切碳纤维网胎(C_w)为增强骨架,通过涂覆预浸—凝胶化—叠层—热压—烧结工艺流程成型复合材料。实验表明:HDI可有效催化ViLSZ树脂固化反应,其起始温度83.5℃,峰值温度118℃。最优工艺参数为:增强体C_w与浆料质量比1∶10,SiC/ViLSZ/HDI质量比1.0∶1.0∶0.2;凝胶过程在室温自发完成;热压阶段采用10 MPa压力、150℃温度环境。经高温烧结后,材料保持初始几何形态,密度≥1.75 g·cm~(-3),扫描电镜观测显示纤维—基体界面结合良好。最终材料摩擦系数为0.25~0.40,磨损率为0.12 cm~3·N~(-1)·m~(-1)~0.23 cm~3·N~(-1)·m~(-1)。结果表明,以聚硅氮烷为前驱体可实现陶瓷基复合材料的快速成型。

关键词:短切碳纤维网胎;;乙烯基聚硅氮烷;;碳化硅陶瓷粉体;;热压成型;;陶瓷基复合材料

基金资助:国防科工局稳定支持项目(02007000192025601)