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原位SiC纳米线增韧SiC陶瓷的抗热震性能

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SiC陶瓷的本征脆性及其在高低温交变环境中抗热震能力的不足已成为制约其广泛应用的关键问题之一.本文以聚碳硅烷为前驱体、二茂铁为催化剂,通过前驱体转化法在制备低密度SiC陶瓷的同时在陶瓷中原位合成SiC纳米线,并采用前驱体浸渍裂解工艺将低密度陶瓷进一步致密化制备原位SiC纳米线增韧SiC陶瓷.实验结果表明,引入原位SiC纳米线后,SiC陶瓷的抗热震性能显著提升,经历30次"室温↔1 500℃"的热震循环氧化后其氧化增重率仅为2.53％,相较于纳米线改性前的SiC陶瓷氧化增重率下降了59％.相应的微结构分析表明,合成的SiC纳米线为β-SiC晶型,其中包含部分堆垛层错.纳米线沿<111>方向择优生长,其生长遵循典型的"气-液-固"生长机制.SiC纳米线主要通过纳米线桥连和拔出增韧机制缓解陶瓷制备及高低温交变过程中产生的应力集中,减少裂纹数量和尺寸,进而提升陶瓷断裂韧性和抗热震性能.引入SiC纳米线后,SiC陶瓷内部平均裂纹长度由27.7 µm下降至18.2 µm,断裂韧性由3.76 MPa·m1/2增加至7.83 MPa·m1/2.
Thermal-shock resistance of in-situ SiC nanowire-toughened SiC ceramics

肖元、李露、郑瑞晓、马朝利

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北京航空航天大学 材料科学与工程学院,空天先进材料与服役教育部重点实验室,北京 100191

北京航空航天大学 前沿科学技术创新研究院,北京 100191

SiC陶瓷 原位SiC纳米线 生长机制 聚碳硅烷 抗热震性能

国家自然科学基金国家自然科学基金国家科技重大专项

5190201092060301J2019-VI-0001-0114

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20220804.003

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(9)
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