第32卷第1期 硅酸盐学报 2004年1月 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY January, 2004 界面类型对三维 Nextel720纤维增韧莫来石陶瓷基 复合材料力学性能的影响 陈照峰1,韩桂芳2,张福平2,张立同2 (1.西安交通大学,材料强度国家重点实验室,西安710049;2.西北工业大学 凝固技术国家重点实验室,西安710072) 摘要:采用化学气相渗透工艺在 Nextel720纤维表面制备PyC和 PyC/siC两种涂层,然后以正硅酸乙和异丙游铝作为先驱体,以先驱体浸 渗热解法制备三维Next720纤维增韧莫来石陶瓷基复合材料,比较分诉了两种涂层复合材料的力学注能和断裂模式。结果表明:具预先涂 覆PyC的复合材料中纤维与基体直接接触,发生烧结形忒强结合界面,复合材料跪性断裘,三点抗弯强度仅56MPa。 PyC/Sic涂层则演化为 间隙SC复合界面层,SC成为阻滞纤线与沐接触的阻挡层,间隙保诞了纤维拔出,复合材料韧性断裂且三点抗弯强度高达2672MPa 关键词:复合材料,界面;力学性能;化学气相渗透;莫来石 中图分类号:TQ174.!文献标识码:A文章编号:0454-5648(2004)01-0005 EFFECT OF DIFFERENT INTERFACES ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF 3D NEXTEL 720/MULLITE COMPOSITES CHEN Zhaofeng, HAN Guifang ZHANG Fuping, ZHANG Litong (1. State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi an Jiaotong University, Xi an 710049; 2. State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi' an 710072, China Abstract: PyC and PyC/siC interface layers were coated on the surface of Nextel 720 fibers by chemical vapor infiltration. The 3D Nextel 720/ mullite composites were fabricated by precursor infiltration and pyrolysis using TEOS- AIP as precursor. The mechanic properties and rupture model of the 3D Nextel 720/mullite composites with PyC and PyC/SiC coating were analyzed. Results indicate at the rupture model is brittle rupture for the 3D Nextel 720/ mullite composites with PyC ooating, and the flexural strength is 56 MPa only, due to the forming of strong bonding interfaces between fibers and matrix in the 3D Nextel 720/ mullite composites during the pyrolysis process. But gap/ SiC composite interfaces resulted from PyC/SiC interface layers lead to a weak bonding between fibers and matrix. As an obstruct layer, SiC prevents fibers from contacting to matrix, and the gap results in the pulling-out of fibers. The rupture model of the 3D Nextel 720/mullite composites with PyC/siC coating is toughness failure and the flexural strength reaches to 267.2MPa Key words: composite; interface; mechanical property; chemical vapor infiltration; mullite 连续 Nextel720纤维增韧莫来石陶瓷基复合材气涡轮等耐热部件的重要候选材料(-3。 Nextel 料( Nextel720/ mullite)可在1000~1300℃氧化气720纤维由体积分数(下同)为55%的莫来石和 氛中长期使用,被认为是航空发动机燃烧室浮壁燃45%的氧化铝组成,高温下与莫来石基体易发生烧 收稿日期:2003-06-10。修改稿收到日期:2003-09-19 Received date: 2003-06-10 Approved date: 2003-09-19 基金项目:中国博士后科学基金(2003034405)。 Biography CHEN Zhaofeng(1969--), male, doctor 作者简介:陈照峰(1969-),男,博土。 E-mail:zhaofeng-chen@163.com第 卷第 期 年 月 硅 酸 盐 学 报 《〕 」」 屯八 二二 、 从习 , 们 上止 , 界面 类型对 三 维 纤维增 韧 莫来石 陶瓷 基 复合材料 力 学性 能 的影 响 陈照峰 ‘ , 韩桂芳 , 张福平 , 张立同 西安交通大学 , 材料强度国家重点实验室 , 西安 西北工业大学 , 凝固技术国家重点实验室 , 西安 摘 要 采用化学气相渗透工艺在 纤维表面制备 式 和 川 两种涂层 , 然后 以正硅酸乙 醋和异丙醇铝作为先驱体 , 以先驱体浸 渗热解法制备三维 纤维增韧莫来石陶瓷基复合材料 , 比较分析了两种涂层复合材料 的力学性能和断裂模式 。 结果表明 具预先涂 覆 厂 的复合材料中纤维与基体直接接触 , 发生烧结形成强结合界面 , 复合材料脆性断裂 , 三 点抗弯强度仅 〕 。 刃 涂层则演化为 间隙 复合界面层 , 成为阻滞纤维与基体接触的阻挡层 , 间隙保证了纤维拔出 , 复合材料韧性断裂且三点抗弯强度高达 〕 。 关键词 复合材料 界面 力学性能 化学气相渗透 莫来石 中图分类号 或双 , 文 献标识码 文章编号 一 一 一 士 , , 《〕 甘 … 入 更 , , 〔刹 动唱 , 凡气 , 么 八 子 , 刀主勺劝 反 即 兀 滋 入五 , ’ 日。 , 兀 ‘ 即 别 呢 , 印生 , ’ , 口 〕 刃 盯 二 灯 叉止 八狱 刀 厂。 妇 眼 一 。 盗〕 托 山 〕 诚 沁 朋 吧 乏 邓 诫 〕 八 〕 〕 沁 蜡州 口 」 入 耐 , 五卫 主馆 丈双班 刃 肠 朋 二 印 下巧 卿 外 日 〕 〕 , 飞 州 〔 〕 哪 〕 诚 眼 」 入卫户 ”, 〕 印 〕 而 乏 〕 咖 连续 二 纤维增韧莫来石 陶瓷基复合材 料 可在 一 氧化气 氛中长期使用 , 被认为是航空发动机燃烧室浮壁 、 燃 气涡 轮 等耐 热 部 件 的 重 要 候 选 材 料〔‘一 〕。 纤 维 由体 积 分 数 下 同 为 的 莫来 石 和 的氧化铝组成 , 高温下与莫来石基体易发生烧 收稿 日期 一 一 。 修改稿收到 日期 一 一 。 基金项 目 中国博士后科学基金 。 作者简介 陈照峰 一 , 男 , 博士 。 一 一 一 一 , 曰 一 , , 一 〕 一 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net