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碳纤维增强碳氮化硅复合材料的基体在真空中的热稳定性
2009年8月August，2009JOURNALOFTHECHINESECERAMICSOCIETY碳纤维增强碳氮化硅复合材料的基体在真空中的热稳定性王强强，乔生儒，夏熠，张程煜，卢国峰，韩栋，李玫(西北工业大学，超高温结构复合材料国家重点实验室，西安710072)摘要：以六甲基二硅氮烷为先驱体，采用电热裂解化学气相沉积技术制备了以热解碳为界面的连续碳纤维增强SiCN陶瓷基复合材料(C/SiCN)，并在不同温度和时间下进行了真空热处理。用扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜、X衍射仪和光电分析天平分别进行微观观察、相变分析和质量测量。结果表明：热处理温度对基体晶化程度的影响要比增加热处理时间的影响更明显；非晶SiCN基体经1100℃热处理30h后已有微量β-SiC晶粒产生；在1100℃，30h；1300℃，30h；1500℃，30h和1700℃，2h热处理后，部分SiCN转变为SiC，没有发现Si3N4；1700℃热处理2h后，晶粒间的非晶SiCN内出现层状石墨；1900℃热处理0.5h后，SiCN基体几乎全部晶化，并明显出现Si3N4晶体；在1100℃到1300℃真空热处理30h后，质量损失主要是H–的损失；在1500℃到1900℃处理后，除了H–损失之外，还有部分N–损失。关键词：碳/碳氮化硅；复合材料；热处理；相变中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：0454–5648(2009)08–1391–07THERMALSTABILITYOFMATRIXINCARBONFIBERREINFORCEDSILICONCARBONITRIDECOMPOSITEINVACUUMWANGQiangqiang，QIAOShengru，XIAYi，ZHANGChengyu，LUGuofeng，HANDong，LIMei(NationalKeyLaboratoryofThermostructureCompositeMaterials,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China)Abstract:Carbonfiberreinforcedsiliconcarbonitridematrixcomposite(C/SiCN)withapyrolyticcarboninterfacewaspreparedbyelectrothermalpyrolysischemicalvaporinfiltrationusinghexamethyldisilazaneasrawmaterial.Thecompositewasheattreatedatdifferenttemperaturesfordifferenttimeperiodsinvacuum.Scanningelectronmicroscopy,transmissionelectronmicroscopy,highresolutiontransmissionelectronmicroscopy,X-raydiffractionandphotoelectricanalyticalbalancewereusedtocharacterizethemi-crostructure,phasetransformation,andmasschange,respectively.Theresultsindicatethattheeffectoftheheattreatmenttemperatureonthecrystallizationdegreeofmatrixinthecompositeisgreaterthanthatoftheholdingtime.Afterheattreatmentat1100℃for30h,afewβ-SiCcrystalliteswereobservedintheamorphousSiCN.ThemaincrystallitesinthematrixareSiCafterheattreatmentat1100℃for30h,1300℃for30h,1500℃for30hor1700℃for2h,andnoSi3N4wasfoundinthecompositesafterheattreatment.SometurbostraticcarbonwasfoundintheamorphousSiCNbetweencrystallitesafterheattreatmentat1700℃for2h.Almosttheentirematrixwascrystallizedafterheattreatmentat1900℃for0.5hcontainingSi3N4thatcouldbeeasilyfound.Themassloss
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