原位轉(zhuǎn)化碳纖維增韌氧化鋁復(fù)合材料的制備工藝

編號：CPJS01675

篇名：原位轉(zhuǎn)化碳纖維增韌氧化鋁復(fù)合材料的制備工藝

作者：趙紅超； 陳華輝； 曹晶晶； 高占峰； 范磊；

關(guān)鍵詞：陶瓷基復(fù)合材料； 氧化鋁； 碳纖維； 聚丙烯腈； 氧化； 增韌；

機構(gòu)： 中國礦業(yè)大學(北京)材料科學與工程系

摘要： 以聚丙烯腈預(yù)氧化纖維為先驅(qū)纖維,使其在真空燒結(jié)過程中原位轉(zhuǎn)化生成碳纖維來增韌氧化鋁陶瓷材料.利用熱重–差熱分析和X射線衍射研究了聚丙烯腈預(yù)氧化纖維的相結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)以確定制備復(fù)合材料的升溫燒結(jié)工藝,并探討了加壓方式和聚丙烯腈預(yù)氧化纖維含量對復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響.研究發(fā)現(xiàn)聚丙烯腈預(yù)氧化纖維在差熱曲線上444℃左右的放熱峰和X射線衍射圖譜中17左右的衍射峰是由預(yù)氧化階段殘留的未充分氧化的聚丙烯腈分子引起的;而1073℃左右的吸熱峰和25.5左右的衍射峰說明預(yù)氧化纖維在加熱燒結(jié)過程中已開始向碳纖維轉(zhuǎn)變.熱壓燒結(jié)制備的復(fù)合材料的力學性能明顯優(yōu)于無壓燒結(jié).隨著聚丙烯腈預(yù)氧化纖維含量的增加,復(fù)合材料的密度和顯微硬度降低,而斷裂韌性則先升高后降低,當聚丙烯腈預(yù)氧化纖維體積分數(shù)為20%時,復(fù)合材料的斷裂韌性最大,達9.39MPa.m1/2,說明原位碳纖維的生成提高了復(fù)合材料的斷裂韌性,其增韌機制主要為纖維拔出和脫黏.