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SiBCN陶瓷由于具有较好的耐高温性和抗氧化性,是有着良好应用前景的一种防热材料。由于SiBCN陶瓷具备一般陶瓷材料普遍都具有的脆性,所以需要加入碳纤维对其进行增韧。由于碳纤维表面惰性较大,与陶瓷基体的结合强度不高,所以碳纤维增强陶瓷基复合材料在破坏时容易发生纤维脱粘的现象。因此,本文确定了对碳纤维用SiC纳米线进行表面改性处理,制备Cf-SiCnws/SiBCN复合材料的研究思路。本文采用化学气相沉积法,在碳纤维表面生长出SiC纳米线,以实现对碳纤维的表面改性。研究发现,纳米线由β-SiC单晶构成。通过改变反应温度可以实现控制生长出的纳米线的长度,1000°C时生长出的纳米线长度约为24μm,1100°C时生长出的纳米线长度约为20μm。由于1000°C下生长出的纳米线长度过短,因此选择1100°C下改性的碳纤维编织体作为增强体。利用聚合物浸渍裂解法,在1400°C的裂解温度下制得Cf/SiBCN和Cf-SiCnws/SiBCN复合材料。浸渍裂解循环次数从0次到10次时,改性后的复合材料材料的密度由0.28g/cm3增长到了1.36g/cm3,孔隙率由90.01%降低到了59.93%;未改性复合材料的密度由0.15g/cm3增长到了1.30g/cm3,孔隙率由91.25%降低到了60.27%。对材料的组成成分和微观结构等进行了分析,并测量了材料的压缩性能、拉伸性能以及热导率、热膨胀系数等。研究发现,制得的SiBCN陶瓷为非晶态结构。陶瓷基体与改性纤维增强体之间的结合强度优于未改性材料。改性纤维制得的复合材料的拉伸和压缩的强度和模量明显都优于未改性纤维制得的复合材料,且材料的力学性能随循环浸渍裂解次数的增加而增强。两种材料的热导率均随温度上升而升高,同温度下用改性纤维制得的复合材料热导率普遍高于用未改性纤维制得的复合材料。随着浸渍裂解循环次数的增加,材料的热导率也逐渐增加。复合材料的热膨胀系数均呈先减小后增加的趋势,同温度下改性纤维制得的复合材料热膨胀系数要大于未改性纤维制得的复合材料。随着浸渍裂解循环次数的增加,材料的热膨胀系数也在逐渐增加。利用喷涂法以TaSi2、MoSi2、SiC晶须、SiB6和硼硅酸玻璃等为原料在材料表面制备了一层Ta-Mo基涂层,并测试了材料的抗烧蚀性能。进行1500°C下1000s和1800°C下500s的烧蚀试验,测得材料在1500°C下的线烧蚀率仅为1.4×10-4mm/s,质量烧蚀率仅为1.7×10-5g/s,在1800°C下的线烧蚀率为6.2×10-5mm/s,质量烧蚀率为1.1×10-3g/s。分析认为材料在1500°C烧蚀过程中,发生的是Ta元素、Si元素以及Mo元素之间的反应,生成了Ta2O5、SiO2和Mo4.8Si3C0.6等物质,在此过程中涂层仍然能够起到隔绝氧气的效果。在1800°C下进行烧蚀测试后,最终剩余的主要成分为Ta2O5,此时涂层结构变得疏松多孔,无法阻碍氧气。