編號：CPJS01675
篇名：原位轉(zhuǎn)化碳纖維增韌氧化鋁復合材料的制備工藝
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氧化纖維的相結(jié)構(gòu)和化學結(jié)構(gòu)以確定制備復合材料的升溫燒結(jié)工藝,并探討了加壓方式和聚丙烯腈預氧化纖維含量對復合材料組織結(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).隨著聚丙烯腈預氧化纖維含量的增加,復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,當聚丙烯腈預氧化纖維體積分數(shù)為20%時,復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合材料的斷裂韌性,其增韌機制主要為纖維拔出和脫黏.
