Effects of Al and O Content on Transformation from SiAlCO to Si(Al)C Fibers after High Temperature Treatment

Research and Development of Continuous SiC fibers and SiCf/SiC Composities

“…1 Relationship between tensile strength and the crystallite size for fibers annealed at elevated temperatures in Ar for 1 h [33] 图 2 SiC 纤维的高温抗蠕变性 [9,13] Fig. 2 High-temperature creep resisitance of the three generation SiC fibers [9,13] 越大表明纤维的高温抗蠕变性能越好 [35] [38][39] , 并对影响纤维高温 致密化的因素进行了研究 [40] , 但仍未完全实现连续 [41][42] [46][47] , 含乙烯基全氢聚碳 硅 烷 (Allyhydridopolycarbosilane, AHPCS) [48][49] , 液 态含乙烯基聚碳硅烷(LPVCS) [50][51] 。 尤其是 AHPCS, 其热解陶瓷产物中 C/Si 接近 1, 极具应用前景 [52][53] 。 Nanetti 等 [54] 以 AHPCS 为先驱体, Tyranno SA 纤维 为增强体, 通过 PIP 工艺制备了 SiC f /SiC。它经 1700℃ 热处理后, 结晶性提高, 同时热导率升高到 30 W/(m•K)。 CVI 法工艺过程: 气态先驱体通过扩散或在压 力差的作用下定向输送至纤维编织件, 并向其内部 扩散, 在 900~1100℃下, 气态先驱体在编织件孔隙 发生反应, 生成固态产物沉积在孔隙壁上, 孔隙壁 随反应进行逐渐增厚 [55] 。该方法优点是能够得到高 纯度、高结晶度的 SiC 基体; 适于制备大尺寸、复 杂形状的部件。在 CVI 工艺过程中, 需要保持预制 件表面气孔为开口, 以保证先驱体扩散的进行。但 这一固有特性导致其主要缺点在于所得复合材料孔 隙率较高(10%~15%) [56] , 并且制备周期长, 设备复 杂、成本高。目前对 CVI 的改进包括: 强制流动/热梯 度 CVI(F-CVI)和脉冲 CVI(P-CVI)等, 主要目的均是 促进先驱体渗透, 降低孔隙率, 缩短制备周期 [57][58][59][60] 。 RMI 法工艺过程: 将 SiC 和 C 的混合微粉压入 编织件中, 干燥后将硅/硅合金熔融渗透至基体, 并 与接触的 C 反应, 生成 SiC, 制得致密的复合材料。 该方法的优点在于所得材料孔隙率降低至 2%~5%, 制备周期短, 成本低 [61][62] , 但是材料中不可避免地 存在游离硅, 限制了其耐高温性和抗辐射性 [63][64] [66][67][68] 。该方法已实 现工业化, 产品为 Cef-NITE SiC f /SiC, 并成功制备 了高温交换器、加热器件和隔热面板等器件 [69] ; 但 其缺点是不可避免地引入残余氧化物烧结助剂。 图 3 NITE 方法的工艺路线图 [65] Fig. 3 Process flow diagram of NITE technique [65] 电泳渗透是一种制备复合材料基体的方法, 将 亚微米陶瓷颗粒配制成悬浊液, 在电泳作用下, 颗 粒向纤维编...…”