材料科学与工程专业毕业论文 [精品论文] SiCf/SiC复合材料的制备及其与LiPb熔液化学相容性初步研究关键词：复合材料 化学气相沉积 化学相容性 流道插件 碳化硅 纤维增强摘要：碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验包层模块中即采用了SiCf/SiC复合材料作为流道插件的候选材料本文针对SiCf/SiC复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不同工艺制备了三维四向和2.5D编织SiCf/SiC复合材料，对复合材料性能进行了表征，并对SiCf/SiC复合材料与LiPb熔液的化学相容性进行了初步研究 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向SiCf/SiC复合材料密度为1.97g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为323.10MPa和87.03GPa，断裂韧性为11.22MPa·m1/2，剪切强度为49.23 MPa，热导率为1.14 W·m-1·K-1复合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了30小时整体涂层后，密度为2.05 g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为353.01MPa和94.43GPa，断裂韧性为12.18 MPa·m1/2，剪切强度为50.33 MPa，热导率为1.57 W·m-1·K-1。
通过PIP工艺制得的2.5D SiCf/SiC复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱，复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和模量较低经过不同时长的CVD SiC整体涂层后，材料致密化显著，复合材料的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂与直接涂层的复合材料相比，经过CVD+PIP致密化处理后再进行涂层的复合材料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过PIP工艺制备复合材料后直接进行整体涂层是较优的工艺 三维四向和2.5D编织的SiCf/SiC复合材料在700℃静态LiPb熔液中浸泡500小时后，力学性能明显下降，其中2.5D SiCf/SiC复合材料严重损坏，三维四向SiCf/SiC复合材料力学性能下降了至少一个数量级原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形SiC发生了反应：SiC+Ni→NixSiy+C该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料力学性能下降纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金属的渗入，三维四向SiCf/SiC复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学相容性明显好于2.5D SiCf/SiC复合材料。
CVD SiC涂层与液态金属相容性较好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的SiCf/SiC复合材料腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的SiCf/SiC复合材料正文内容 碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验包层模块中即采用了SiCf/SiC复合材料作为流道插件的候选材料本文针对SiCf/SiC复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不同工艺制备了三维四向和2.5D编织SiCf/SiC复合材料，对复合材料性能进行了表征，并对SiCf/SiC复合材料与LiPb熔液的化学相容性进行了初步研究 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向SiCf/SiC复合材料密度为1.97g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为323.10MPa和87.03GPa，断裂韧性为11.22MPa·m1/2，剪切强度为49.23 MPa，热导率为1.14 W·m-1·K-1复合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了30小时整体涂层后，密度为2.05 g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为353.01MPa和94.43GPa，断裂韧性为12.18 MPa·m1/2，剪切强度为50.33 MPa，热导率为1.57 W·m-1·K-1。
通过PIP工艺制得的2.5D SiCf/SiC复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱，复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和模量较低经过不同时长的CVD SiC整体涂层后，材料致密化显著，复合材料的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂与直接涂层的复合材料相比，经过CVD+PIP致密化处理后再进行涂层的复合材料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过PIP工艺制备复合材料后直接进行整体涂层是较优的工艺 三维四向和2.5D编织的SiCf/SiC复合材料在700℃静态LiPb熔液中浸泡500小时后，力学性能明显下降，其中2.5D SiCf/SiC复合材料严重损坏，三维四向SiCf/SiC复合材料力学性能下降了至少一个数量级原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形SiC发生了反应：SiC+Ni→NixSiy+C该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料力学性能下降纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金属的渗入，三维四向SiCf/SiC复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学相容性明显好于2.5D SiCf/SiC复合材料。
CVD SiC涂层与液态金属相容性较好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的SiCf/SiC复合材料腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的SiCf/SiC复合材料碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验包层模块中即采用了SiCf/SiC复合材料作为流道插件的候选材料本文针对SiCf/SiC复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不同工艺制备了三维四向和2.5D编织SiCf/SiC复合材料，对复合材料性能进行了表征，并对SiCf/SiC复合材料与LiPb熔液的化学相容性进行了初步研究 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向SiCf/SiC复合材料密度为1.97g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为323.10MPa和87.03GPa，断裂韧性为11.22MPa·m1/2，剪切强度为49.23 MPa，热导率为1.14 W·m-1·K-1复合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了30小时整体涂层后，密度为2.05 g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为353.01MPa和94.43GPa，断裂韧性为12.18 MPa·m1/2，剪切强度为50.33 MPa，热导率为1.57 W·m-1·K-1。
通过PIP工艺制得的2.5D SiCf/SiC复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱，复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和模量较低经过不同时长的CVD SiC整体涂层后，材料致密化显著，复合材料的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂与直接涂层的复合材料相比，经过CVD+PIP致密化处理后再进行涂层的复合材料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过PIP工艺制备复合材料后直接进行整体涂层是较优的工艺 三维四向和2.5D编织的SiCf/SiC复合材料在700℃静态LiPb熔液中浸泡500小时后，力学性能明显下降，其中2.5D SiCf/SiC复合材料严重损坏，三维四向SiCf/SiC复合材料力学性能下降了至少一个数量级原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形SiC发生了反应：SiC+Ni→NixSiy+C该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料力学性能下降纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金属的渗入，三维四向SiCf/SiC复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学相容性明显好于2.5D SiCf/SiC复合材料。
CVD SiC涂层与液态金属相容性较好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的SiCf/SiC复合材料腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的SiCf/SiC复合材料碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验包层模块中即采用了SiCf/SiC复合材料作为流道插件的候选材料本文针对SiCf/SiC复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不同工艺制备了三维四向和2.5D编织SiCf/SiC复合材料，对复合材料性能进行了表征，并对SiCf/SiC复合材料与LiPb熔液的化学相容性进行了初步研究 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向SiCf/SiC复合材料密度为1.97g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为323.10MPa和87.03GPa，断裂韧性为11.22MPa·m1/2，剪切强度为49.23 MPa，热导率为1.14 W·m-1·K-1复合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了30小时整体涂层后，密度为2.05 g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为353.01MPa和94.43GPa，断裂韧性为12.18 MPa·m1/2，剪切强度为50.33 MPa，热导率为1.57 W·m-1·K-1。
通过PIP工艺制得的2.5D SiCf/SiC复合材料孔隙率高，纤维/基体界面结合弱，复合材料呈韧性断裂特征；基体不致密，无法有效的传递载荷，材料的强度和模量较低经过不同时长的CVD SiC整体涂层后，材料致密化显著，复合材料的强度和模量明显提高，但纤维/基体界面结合变强，断裂模式转变为脆性断裂与直接涂层的复合材料相比，经过CVD+PIP致密化处理后再进行涂层的复合材料密度相近，但力学性能较差，制备成本高，故通过PIP工艺制备复合材料后直接进行整体涂层是较优的工艺 三维四向和2.5D编织的SiCf/SiC复合材料在700℃静态LiPb熔液中浸泡500小时后，力学性能明显下降，其中2.5D SiCf/SiC复合材料严重损坏，三维四向SiCf/SiC复合材料力学性能下降了至少一个数量级原因为液态金属中的杂质镍与复合材料表面或内部的无定形SiC发生了反应：SiC+Ni→NixSiy+C该反应导致基体与纤维受到腐蚀，材料力学性能下降纤维编织方式影响复合材料内部孔隙的结构，从而影响液态金属的渗入，三维四向SiCf/SiC复合材料内部孔隙尺寸较小且连通不多，其化学相容性明显好于2.5D SiCf/SiC复合材料。
CVD SiC涂层与液态金属相容性较好，能够有效延缓液态金属对材料的腐蚀，经过整体涂层的SiCf/SiC复合材料腐蚀后外观和性能明显好于无涂层的SiCf/SiC复合材料碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(SiCf/SiC)是较理想的核聚变堆用材料，在聚变堆结构材料和功能材料中都有广泛的应用前景，中国提出的双功能锂铅实验包层模块中即采用了SiCf/SiC复合材料作为流道插件的候选材料本文针对SiCf/SiC复合材料在流道插件中的应用要求，采用国产纤维和先驱体，通过不同工艺制备了三维四向和2.5D编织SiCf/SiC复合材料，对复合材料性能进行了表征，并对SiCf/SiC复合材料与LiPb熔液的化学相容性进行了初步研究 先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备的三维四向SiCf/SiC复合材料密度为1.97g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为323.10MPa和87.03GPa，断裂韧性为11.22MPa·m1/2，剪切强度为49.23 MPa，热导率为1.14 W·m-1·K-1复合材料通过化学气相沉积工艺(CVD)进行了30小时整体涂层后，密度为2.05 g·cm-3，弯曲强度和弯曲模量分别为353.01MPa和94.43GPa，断裂韧性为12.18 MPa·m1/2，剪切强度为50.33 MPa，热导率为1.57 W·m-1·K-1。