收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

C_f-SiC_f-Al_2O_(3p)增强铝硅酸盐聚合物基复合材料的高温性能

王金艳  
【摘要】:本文采用料浆浸渍纤维预制片工艺制备了不同长度碳化硅纤维与定长碳纤维混杂增强的铝硅酸盐聚合物(Cf-SiCf/KGP)复合材料以及与-Al2O3颗粒复合增强的铝硅酸盐聚合物(Cf-SiCf-Al2O3p/KGP)复合材料。通过对比两种复合材料在高温空气暴露、高温陶瓷化和高温力学性能测试后的组织结构与力学性能,重点研究了复合材料的高温性能,与此同时,探讨了Al2O3p对Cf-SiCf/KGP复合材料力学性能和断裂行为影响的变化规律。 研究表明,与基体材料相比,采用短切碳纤维和碳化硅纤维掺杂增强复合材料的常温力学性能有了显著的提高。特别是碳化硅纤维长度为1mm的Cf-SiCf/KGP复合材料,其抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、断裂功显著提高,分别约为基体的5.7倍、1.9倍、5.1倍和69.7倍。Al2O3p的加入使得复合材料的抗弯强度和弹性模量有了进一步的提高,但断裂韧性和断裂功略有降低。具体地,碳化硅纤维初始长度为1mm的Cf-SiCf-Al2O3p/KGP复合材料,其抗弯强度、弹性模量、断裂韧性、断裂功分别约为基体的6.4倍、2.9倍、4.2倍和59.6倍。 对Cf-SiCf-Al2O3p/KGP复合材料而言,Al2O3p的引入提高了复合材料的表观密度和弹性模量,同时降低了复合材料的高温收缩率。但是Al2O3p的引入对抗弯强度的影响并不总是积极的:实验表明,800°C时,Al2O3p的引入提高了Cf-SiCf/KGP复合材料的抗弯强度,但当测试温度为1000°C或者更高时,Al2O3p的引入反而使Cf-SiCf/KGP复合材料得抗弯强度降低。 高温空气暴露后,复合材料中的碳纤维在800°C时就已完全氧化,复合材料的力学性能急剧下降,但较之单独碳纤维增强的铝硅酸盐聚合物复合材料,碳纤维与碳化硅纤维混合强韧的铝硅酸盐聚合物基复合材料显现了一定的优势,碳化硅纤维发挥了强韧作用,维持了复合材料的整体性。以Cf-SiCf/KGP复合材料为例,800°C时保持着与初始状态相当的力学性能,1000°C~1200°C时,保持着初始强度的60%左右。 对比高温空气暴露、高温陶瓷化、高温力学性能测试后复合材料的物相和形貌可以发现,Al2O3p对延迟基体的物相转变,减缓纤维与基体之间的界面反应具有一定的积极作用;氧气对基体物相转变、基体与纤维的界面结合都有很强的促进作用。 常温下复合材料的断裂方式均为典型的非灾难性的伪塑性断裂,试样表现出藕断丝连的现象。高温空气暴露后,800°C时复合材料的断裂方式已经发生改变,转变为脆性断裂;高温陶瓷化及高温力学性能测试的试样在1200°C时,其断裂方式才转变为脆性断裂。 综上所述,颗粒、纤维混合增强铝硅酸盐聚合物复合材料的力学性能与断裂行为不仅与增强体自身的性能有关,还与基体的强度以及基体-增强体间的界面结合强度密切相关。-Al2O3颗粒的引入提高了基体的强度,实现了颗粒与纤维的协同增韧强化。纤维与基体结合强度增加,在一定范围内也可提高复合材料的强度,但当结合强度过高时,使得纤维的脱粘、拔出等增韧机制减弱,反而会降低复合材料的断裂功,甚至造成材料的灾难性断裂。高温氧化条件下,碳纤维完全氧化,但碳化硅纤维发挥了作用,保证了复合材料的整体性,这大大提高了复合材料的应用范围。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 谢正苗,黄昌勇;土壤和水体中可溶性铝硅酸盐的形成及其环境意义[J];广东微量元素科学;1996年10期
2 吴跃辉,徐丽金;合成铝硅酸盐研究[J];江西化工;2001年02期
3 蒋宏玉;;用铝硅酸盐生产的白色特种水泥[J];建材工业信息;1986年15期
4 刘洁;王俊人;安彪;;铝硅酸盐的合成及应用研究[J];能源与节能;2014年05期
5 李敏,赵辉,张键夫,谢东坡,石恒真;铝硅酸盐对阳离子染料脱色的研究[J];化学世界;2001年04期
6 张淑云;无定形铝硅酸盐的制法[J];无机盐工业;1985年10期
7 赵世民,王淀佐,胡岳华,徐竟;甲萘胺浮选铝硅酸盐矿研究[J];非金属矿;2003年05期
8 李婷;邓湘云;李建保;陈永;张海涛;章文;;铝硅酸盐改性固沙材料的研究[J];材料导报;2010年S1期
9 В.Д.Семин;炎培;;吸收低质铝硅酸盐矿石投入生产的途径[J];国外金属矿选矿;1984年08期
10 马俊华;结晶铝硅酸盐沸石的浮选分离[J];非金属矿;1981年04期
11 谢正苗;黄昌勇;;土壤和水体中可溶性铝硅酸盐的形成及其环境意义[J];环境科学进展;1997年01期
12 邓伟东;倪海勇;肖方明;;铝硅酸盐掺杂稀土蓝色长余辉发光材料的研究[J];稀土;2009年02期
13 汪明礼;硅酸盐化学分析法(五)——含硅量高的材料及铝硅酸盐的分析[J];仪器仪表与分析监测;1998年02期
14 李如璧,徐培苍;三元铝硅酸盐熔体化学组成对熔体结构的影响[J];材料导报;2003年09期
15 马福善,秦永宁,张淑云,曹汇川;铝硅酸盐溶胶改变蒙脱石端面电荷性质研究[J];硅酸盐通报;1997年05期
16 M·托玛斯维契—桑诺维契 ,王福民;应用季胺处理粘土矿物—Ⅰ——有机土络合物的制备及其性质[J];非金属矿;1985年04期
17 蔡剑鹰;用于铝硅酸盐陶瓷的单组分胶粘剂[J];国外建材科技;1994年03期
18 李婷;邓湘云;李建保;张海涛;章文;;铝盐浓度对铝硅酸盐固沙材料稳定性的影响[J];硅酸盐通报;2010年03期
19 苗世顶,王英滨,马鸿文;高钾铝硅酸盐物料中K_2O含量的测定[J];地球科学;2005年03期
20 常加忠,李敏,王振岭,石恒真;铝硅酸盐中间体对TiO_2纳米粒子团聚及相转变的抑制[J];无机材料学报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 路英杭;孙中溪;;纳米铝硅酸盐的合成和吸附行为研究[A];中国化学会第26届学术年会胶体与界面化学分会场论文集[C];2008年
2 田英良;;铝硅酸盐电子玻璃发展动态[A];2011中国硅酸盐学会电子玻璃分会论文选编[C];2011年
3 吴秀文;马鸿文;李金洪;李志宏;;孔壁中含有13X沸石基本结构单元的铝硅酸盐介孔分子筛的合成与结构表征[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
4 尤静林;王媛媛;蒋国昌;谢俊;喻学惠;莫宣学;;硅酸盐及铝硅酸盐拉曼光谱的量子化学从头计算研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
5 马国祥;;蛭石及其应用[A];2005年绝热隔音材料轻质建筑板材新技术新产品论文集[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王金艳;C_f-SiC_f-Al_2O_(3p)增强铝硅酸盐聚合物基复合材料的高温性能[D];哈尔滨工业大学;2014年
2 齐长林;不同种类铝硅酸盐的制备及其表面性质和吸附性质的研究[D];济南大学;2013年
3 黄惊;钾铝硅酸盐熔体结构的Raman光谱研究[D];中国地质大学(北京);2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 刘得利;兽医制剂过滤用铝硅酸盐基多层多孔陶瓷[N];广东建设报;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978