化学气相渗透法制备2.5D浅交弯联SiC_f/SiC复合材料的结构与力学性能

李月¹，张瑞谦²，杨平¹，陈招科¹，何宗倍²，熊翔¹

1. 中南大学轻质高强结构材料重点实验室室2. 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室

摘 要：采用化学气相渗透（chemical vapor infiltration,CVI）方法,在具有2.5D浅交弯联结构的SiC纤维管状编织体上预沉积SiC-PyC-SiC多层界面（PyC即Pydrolytic carbon,热解碳）,再利用CH₃SiCl₃-H₂-Ar体系对其进行化学气相渗透SiC增密,制备管状SiC_f/SiC复合材料,研究SiC_f/SiC复合材料的物相组成、微观结构、轴向压缩、径向压溃以及环向拉伸等力学性能及其断口形貌。结果表明:SiC_f/SiC复合材料主要由SiC纤维、SiC-PyC-SiC复合界面以及SiC基体组成。SiC-PyC-SiC复合界面中,PyC界面厚度为400⁵00 nm,SiC界面厚度为700⁸00 nm,SiC基体主要为β-SiC相。SiC_f/SiC复合材料的密度为2.50².58 g/cm³,开孔率为7.70%⁹.10%,轴向抗压强度为53.2 MPa,径向压溃强度为38.18 MPa。轴向压缩时表现为与水平方向成45°方向的剪切破坏,径向压溃时表现为形成4个塑性铰后发生分瓣破坏,断口处明显观察到纤维拔出现象,但拔出不长,表现出"假塑性"特征。SiC_f/SiC复合材料的环向抗拉强度为12.8 MPa,其断口相对较平整,纤维拔出不明显,表现为脆性破坏。

关键词：化学气相渗透;SiCf/SiC复合材料;微观结构;压缩;压溃;环向拉伸;