梯度分布TaC界面改性C／C复合材料的微观结构与力学性能

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ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｆｌｅｘｕｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｓ — ｐｒｅｐａｒｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＴａＣｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｉｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓａｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｓ —
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｃ／ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｓ — ｐｒｅｐａｒｅｄ

层状分布在炭纤维表面，从ｃ／ｃ复合材料表层到内部，ＴａＣ陶瓷相的含量呈梯度分布；梯度分布ＴａＣ界面改性ｃ／ｃ复合材料的平均弯曲强度为２７２．６ＭＰａ，平均断裂韧性为５．０ＭＰａ・ｍ／；整体上，沿材料厚度（Ｚ轴）方向，随ＴａＣ含量的降低，纤维的拔出长度明显变短；在表层富ＴａＣ区，ＴａＣ含量对材料断裂行为有较大影响，其表现为：在ＴａＣ含量较多的外
ｇａｓｅｓｉｎｔｈｅｐｒｅｆｏｒｍ，ｃ／ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈｇｒａｄｉｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＴａＣｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｍｉｃｒｏ —
摘要：利用化学气相渗透法在三维细编穿刺炭毡中的炭纤维表面沉积ＴａＣ陶瓷界面，通过控制气体在预制体中的流动
方向，获得梯度分布ＴａＣ界面改性ｃ／ｃ复合材料。研究了材料的微观结构、弯曲性能以及断裂韧性，结果表明：ＴａＣ呈
材料工程／２０１３年９期
梯度分布ＴａＣ界面改性ｃ／ｃ复合材料的微观结构与力学性能
ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃ／ｃ
层，材料断裂为脆性断裂，而在ＴａＣ含量较少的内层，材料断裂为假塑性断裂。
关键词：ｃ／ｃ复合材料；界面；梯度分布；微观结构；力学性能
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００卜４３８１．２０１３．０９．００２
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅ２７２．６ＭＰａａｎｄ５．０ＭＰａ・ｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎｇｅｎｅｒａｌ，ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅＴａＣ
中图分类号：ＴＢ３３２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１ — ４３８１（２０１３）０９ — ０００６ — ０５
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａＣｃｅｒａｍｉｃｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｗａｓｄｅｐｏｓｉｔｅｄｏｎｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｉｎｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａＪｆｉｎｅ — ｗｏｖｅｎｐｕｎｃ — ｔｕｒｅｄｆｅｌｔｂｙｕｓｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ
ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈＧｒａｄｉｅｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＴａＣＩｎｔｅｒｌａｙｅｒ
李
斌，陈招科，熊
翔
（中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙４１００８３）
ＬＩＢｉｎ，ＣＨＥＮＺｈａｏ — ｋｅ，ＸＩＯＮＧＸｉａｎｇ
（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）