B-C掺杂SiC纤维的制备及其性能研究

余汉青^1,2，董志军^1,2，袁观明^1,2，丛野^1,2，李轩科³，罗永明⁴

1. 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室2. 武汉科技大学湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室3. 湖南大学先进炭材料及应用技术湖南省重点实验室4. 中国科学院化学研究所

摘 要：以聚碳硅烷、聚硼硅氮烷和二甲苯可溶沥青为原料通过低温共混得到了一种B-C掺杂SiC前驱体,再经熔融纺丝、预氧化以及高温热处理制得B-C掺杂SiC纤维。采用红外光谱（IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等手段对B-C掺杂SiC前驱体及其纤维的组成和微观结构进行了分析和表征,主要研究了热处理温度对纤维组成、结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:硼的引入有效地抑制了高温热处理过程中SiC晶粒的长大,提高了C掺杂SiC纤维的稳定性; B-C掺杂碳化硅纤维经1600℃处理后主要由β-SiC组成,并含有少量的O、B和N。B-C掺杂SiC纤维抗氧化性能优于C掺杂SiC纤维,这主要归因于掺杂纤维在高温氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃膜对其内部的沥青炭起到了很好的氧化防护作用。

关键词：聚碳硅烷;聚硼硅氮烷;掺杂;SiC纤维;抗氧化;