科技成果

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成果名称: 复合阻挡涂层的连续 SiC 纤维增强钛基复合材料研究

成果登记号: 9612022Y2764

第一完成单位: 西北有色金属研究院

联 系 人: 贺林娜

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新工艺

技术领域: 新材料

应用行业: 科学研究和技术服务业

学科分类: 金属基复合材料(包括多相复合材料等)(430.5510)

应用状态: 未应用

完成人: 曾立英,李磊,苏航标,罗媛媛,潘浩

成果简介:

SiC连续纤维增强钛基复合材料可用于600℃或更高温度,被认为是新一代高推重比航空航天发动机的关键结构材料。国外连续纤维增强钛基复合材料的研制已进入工程实用化阶段。国内在SiC连续纤维增强钛基复合材料研制起步较晚,在制备工艺和界面特性等基础研究方面取得了较大进展,但在纤维涂层设计和制备、材料结构性能表征和稳定性控制、典型结构件制备工艺等方面与世界先进水平还存在很大差距。

本研究采用箔-纤维-箔法和纤维涂层法制备SiC/TC4复合材料,并对SiC纤维表面的溅射膜层,复合材料的界面、室温拉伸性能、组织等进行了研究。研究结果表明:

(1) 溅射温度升高,SiC纤维表面的溅射膜层变薄。室温下SiCf上溅射的TC4涂层厚度最厚,在1.992μm-4.078μm之间变化;500SiCf上溅射的LZO( La2O3+ZrO2)涂层厚度最薄。SiC纤维上室温下易于溅射足够厚度的TC4膜层,SiC纤维表面若添加LZO过渡层,涂层厚度不能达到足够的厚度。基体与涂层之间存在过渡反应层,溅射温度升高,过渡反应层增厚,500过渡层内存在亮带。

 (2) 采用FFF和纤维涂层两种方法成功地制备出SiC纤维增强的TC4基复合材料。两种复合材料中SiC纤维与基体均结合得很好。纤维在基体中的分布也是均匀的。

(3) FFF法制备的复合材料断裂时,少数纤维有拔出现象,大部分纤维断口与相连基体断口平齐。对有拔出现象的纤维进一步观察可以发现,纤维上的碳涂层剥落,根据基体的断口形貌可以看出,基体上有大量准解理小平面,准解理小平面之间由撕裂棱组成,局部区域还有少量韧窝存在,是典型的准解理断裂形貌。

(4) 纤维涂层法较佳的溅射工艺参数为875/0.63Pa/60min复合材料热等静压较好的参数为850 /150MPa/23h

 (5) FFF法制备试样的抗拉强度高达963MPa,延伸率达20%;纤维涂层法制备试样的抗拉强度为868MPa,延伸率为6.5%

 (6) 热处理温度恒定为1000时,界面厚度随热处理时间的延长而增大;热处理时间恒定为58h时,界面厚度随热处理温度的升高而增大。