C_f/SiC-ZrC波纹点阵夹芯结构的制备与力学性能研究

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为满足在航空航天等应用领域对材料或结构轻质、隔热和高承载的需求,本文提出一种新型Cf/SiC-ZrC波纹点阵夹芯结构。研究了Cf/SiC-ZrC波纹点阵夹芯结构高温氧化前后的力学性能,分析了Cf/SiC-ZrC点阵夹芯结构高温环境下的抗氧化机理。首先,为了确定浸渍液中最佳ZrC百分比含量,配备三种浸渍液,ZrC浓度分别为3%、6%和9%。相对应的制备了三种不同ZrC含量的Cf/SiC-ZrC复合材料板材。采用先驱体浸渍裂解(PIP)法结合模具一次成型工艺制备了Cf/SiC-ZrC波纹点阵夹芯结构。其次,对三种不同ZrC含量的板材进行测试,对比分析得到当浸渍液中ZrC质量比为6%时,所制备的Cf/SiC-ZrC复合材料具有更为优异的力学性能。以Cf/SiC-ZrC波纹点阵夹芯结构为研究对象,对该结构进行了高温氧化前后的力学性能研究。材料在经过1200℃和1600℃氧化后力学性能均有所下降,但1600℃氧化后的点阵结构件具有更高的压缩强度。通过对比发现Cf/SiC-ZrC复合材料高温氧化后的力学性能优于Cf/SiC复合材料。最后,对高温氧化前后的Cf/SiC-ZrC复合材料进行表面形貌观察、XRD物相分析、红外光谱分析、拉曼光谱分析和X射线光电子能谱分析。研究发现经过1600℃氧化后的材料表面有更多的SiO2和ZrO2生成,从而在材料表面形成两者的玻璃相,填补了试件孔隙,同时阻止氧气进一步进入材料内部,提高了材料的抗氧化性。
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