料浆浸渗法制备3D C_SiC-TaC复合材料及其烧蚀性能研究
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图书分类号：TB332TQ174学号：056046182
申请中华人民共和国工学硕士学位论文
料浆浸渗法制备3DC/SiC-TaC复合材料及
其烧蚀性能研究
作者谢翀博指导教师徐永东教授学科(专业材料学
西北工业大学材料学院二零零八年六月西安
DissertationforaDegreeofEngineeringMaster
RESEARCHONTHEPREPARATIONBYSLURRYINFILTRATIONANDABLATION
PROPERTYOF3DC/SiC-TaC
COMPOSITES
Candidate:ChongboXieAdvisor:Prof.YongdongXu
Subject:MaterialsScience
SchoolofMaterialsScienceandEngineeringNorthwesternPolytechnicalUniversity
June2008Xi’an,PRChina
摘要
摘要
首次研究了料浆浸渗法制备3DC/SiC-TaC复合材料，在选用SiC微粉进行制备工艺探索的基础上，采用TaC微粉成功制备出了3DC/SiC-TaC复合材料，并研究了TaC含量对复合材料烧蚀性能的影响。主要研究内容和结论如下：
（1）研究了微粉含量、羧甲基纤维素钠含量对料浆粘度和分散率的影响规律。通过系统实验，得到一种悬浮性能、流动性能好的浸渗用料浆。其微粉含量为4Vol%、羧甲基纤维素钠含量为0.5Wt%，适合进行料浆浸渗。
（2）采用加压过滤、真空吸滤、真空浸渗、加压浸渗等四种工艺进行系统实验，发现加压浸渗和加压过滤是适用于低纤维体积分数预制体微粉引入的优选工艺，其中，加压浸渗是以均匀渗透的方式引入微粉，微粉引入体积分数较低(≤15.9Vol%但可控；加压过滤是以逐层致密堆积的方式引入微粉，微粉引入体积分数较高(27.4Vol%。
（3）对加压过滤工艺进行了深入研究，分析了过滤材料的过滤分离原理及微粉粒径大小、纤维预制体种类、过滤材料孔径大小、料浆成分及性能对微粉在3D预制体中进行致密堆积的影响。过滤材料孔径大小及分布是一个关键因素，孔径为3μm且分布均匀的微孔滤膜是合适的过滤材料，能将1μm微粉截留在纤维预制体中并实现逐层致密堆积。
（4）分别采用加压过滤和加压浸渗工艺在低纤维体积分数预制体中引入TaC微粉，采用CVI沉积SiC进行致密化，最终制备出3种TaC含量不同的C/SiC-TaC抗烧蚀复合材料。TaC含量可达16.8Vol%，远高于液相浸渍-还原化合法、先驱体浸渗裂解法、刺毡过程加粉等现有方法，是液相浸渍-还原化合法的25倍。
（5）研究了TaC含量对C/SiC-TaC烧蚀性能的影响，对烧蚀率、烧蚀表面各区域的形貌和成分进行了深入分析。发现TaC在烧蚀过程中能生成氧化物液膜，弥补材料缺陷，并阻止有氧气氛对材料的进一步破坏。和C/SiC相比，C/SiC-TaC的线烧蚀率下降了15%。在TaC含量为16.8Vol%的C/SiC-TaC复合材料烧蚀表面发现存在0.3mm厚TaC和Ta2O5的混合致密覆盖层。首次在烧蚀产物Ta2O5中观察到畴结构。 