碳化硅／环氧树脂复合材料的制备及性能研究

多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能共3篇多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能1多孔碳化硅陶瓷及复合材料的制备与性能随着科学技术的发展和人们对环境保护的重视，传统陶瓷材料的应用范围已经不能满足人们的需求。

多孔碳化硅材料凭借其高度的化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能，在高级材料领域应用广泛。

本文将介绍多孔碳化硅陶瓷的制备方法以及其在新材料领域的应用。

一、多孔碳化硅陶瓷的制备方法多孔碳化硅陶瓷的制备方法包括两种：一种是传统的陶瓷制备方法，一种是新型的多级微波制备方法。

1. 传统制备方法传统的多孔碳化硅陶瓷制备方法包括高温烧结和化学气相沉积两种。

高温烧结法是将混合了碳化硅粉末和其他添加剂或者硅的混合粉末，在高温下进行烧结得到多孔碳化硅材料。

化学气相沉积法是将氯化硅等硅源及碳源放入炉中进行化学反应，最终得到多孔碳化硅材料。

2. 多级微波制备方法多级微波制备法是指通过微波辐射、干燥和碳化构成，形成多孔碳化硅陶瓷材料。

首先将硅源和碳源均匀混合，然后使用微波辐射干燥，在多个微波腔中进行碳化反应，最终得到多孔碳化硅陶瓷材料。

二、多孔碳化硅陶瓷的性能分析1. 化学稳定性多孔碳化硅材料具有很好的化学稳定性，能够抵御酸、碱等强化学腐蚀，不会被氧化、退化，可长期使用于高温、高压等恶劣环境下。

2. 热稳定性多孔碳化硅材料热稳定性较高，耐热温度高达1500℃以上，不易熔化或瓦解，能够在高温下保持稳定结构和性能。

3. 机械强度多孔碳化硅材料具有很高的机械强度，能够承受很大的压力和载荷，保持长期的强度稳定性。

三、多孔碳化硅陶瓷复合材料的应用多孔碳化硅陶瓷复合材料是指将多孔碳化硅材料与其他材料（如金属、聚合物等）复合，形成性能更为优异的材料。

多孔碳化硅陶瓷复合材料具有多孔材料的高孔隙率和复合材料的高强度、高稳定性等优点，广泛应用于先进制造技术、光伏、半导体等领域。

结论多孔碳化硅陶瓷是一种具有高度化学稳定性、热稳定性和机械强度等优良性能的新型材料，在复合材料中具有广泛的应用前景。

级配碳化硅环氧树脂复合材料冲蚀性能研究作者：刘洋朱文婷惠瑞敏来源：《科技资讯》 2014年第31期刘洋朱文婷惠瑞敏(咸阳师范学院化学与化工学院陕西成阳 712000)摘要：该文主要研究了碳化硅/环氧树脂复合材料的冲蚀磨损性能，分析了颗粒级配搭配对于复合材料耐冲蚀性能与力学性能的影响，并且讨论了冲蚀磨损机理以及偶联剂对于复合材料体系的作用。

为了获得最优的耐冲蚀性能，利用田口法设计了实验，对级配颗粒结构进行了优化。

结果表明：级配颗粒搭配具有增加硬质点、提高密度、降低磨损率的作用，当级配体系为70%550μm、30%110μm时，试验固相含量高。

耐冲蚀效果较好。

关键词：复合材料级配结构冲蚀磨损耐冲击材料中图分类号：TT323.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2014)11(a)-0069-02根据以往对冲蚀磨损的研究，对于耐冲击材料来说，增大表面的粗糙度，增加材料的硬质点，对于发生弹性碰撞比例非常重要。

另外，在对于靶材冲击时，会发生颗粒的斜冲击碰撞，这会造成微切削和微犁耕磨损，为了防止这种磨损，加入基体硬质颗粒可以阻止斜冲击碰撞所带来的损耗，并且由于硬质颗粒作用，斜冲击粒子所带来的能量将平行与表面进行转移。

斜冲击粒子在撞击过后，撞击动能将平行于试样表面进行能量转移，减少对试样的磨损。

因此增加材料的硬质点，提高材料的固含量可以有效地降低磨损率。

为了解决以上问题，该文通过加入级配的SiC颗粒，旨在提高固相含量，增加其硬质点，并且着重研究了级配粒子搭配对抗冲蚀性能和冲击性能的影响，探讨了粒子抗冲蚀性的作用，同时也研究了不同偶联剂、偶联剂含量对于复合材料界面的作用。

1 实验方案1.1 试样的制备将预处理后的SiC颗粒或SiC(长兴纳华碳化硅材料有限公司)级配颗粒与环氧树脂体系(htc9017∶htc130=3∶1，苏州圣杰)混合均匀，抽真空，于50 ℃下真空搅拌，除气泡。

将浆料倒入到10 mm×10 mm×50 mm模具当中，分别以80 ℃两个小时，100 ℃一个小时，120 ℃一个小时，160 ℃后固化两个小时。

李少峰(宁波东联密封件有限公司，宁波，315191)并投入微量炭黑和碳化硼为烧结活化剂，利用无压固相烧结技术制造了碳化硅基陶瓷复合材料。

评测了其力学性能，凭借扫描电镜（SEM）观测了试样的断口形貌与表观形貌，并探讨了其氧化行为。

结果表明：在碳化硅中投加部分碳化钛，对复合材料的力学性能有非常大地益处，于9wt%时达到顶峰，弯曲强度497MPa，相对密度98.9%，断裂韧性4.79MPa·m1/2。

复合材料的显微组织构造紧致密实，TiC颗粒在SiC材料中的离散作用而激发的钉扎效果和裂纹偏移转向为其主要的增韧原理。

在设定的氧化条件下（1200℃保温2h），试样表面形成了一层较为致密并可以弱化氧化进程的氧化膜层。

碳化钛；碳化硼；复合材料；无压烧结1前言碳化硅由于具有比重小、高硬度、热导优、耐热冲击、弹性模量好以及耐腐蚀等一系列的优良性能，因而普遍应用于机械密封件、高级耐火材料、耐磨轴承、硬质磨削材料、航天航空、装甲防弹等众多行业[1,2]。

但其共价键占比达88%，大于其他结构陶瓷，如氮化硅陶瓷（共价键占比为70%）等[3]，所以纯碳化硅材料在常规条件下，想要得到致密的烧结体很难，需要添加烧结助剂来活化烧结，同时为了符合高耐候工况的使用，需要加入其他物质对其固有性能进行改善。

SiC陶瓷惯用的烧结技术有热压烧结工艺和无压烧结工艺。

尽管热压烧结工艺具有时间短、温度低、构造致密且性能佳等优势，但其产能低下，难于形成规模化，通常用以生产样式简易的产品[4]。

无压烧结工艺又分为固相烧结和液相烧结。

液相烧结的原理是：体系中添加了可以于较低温度下形成低熔点组分的物质（如：氧化铝和氧化钇等），较低温度下液相的出现，加速了物质质量宁波市科技创新2025重大专项(2020Z112)。

(1983-),男,硕士,高级工程师,主要从事结构陶瓷研究。

Email:********************。

. All Rights Reserved.传递的过程，致密化过程缩减。

国内外碳化硅陶瓷材料研究与应用进展一、本文概述碳化硅陶瓷材料，作为一种高性能的无机非金属材料，因其出色的物理和化学性能，如高强度、高硬度、高热稳定性、良好的化学稳定性以及低热膨胀系数等，在航空航天、汽车、能源、电子等多个领域具有广泛的应用前景。

本文旨在全面综述国内外碳化硅陶瓷材料的研究现状、发展趋势和应用领域，以期为相关领域的科研人员和技术人员提供有价值的参考。

本文首先回顾了碳化硅陶瓷材料的发展历程，并分析了其独特的物理和化学性质，以及这些性质如何使其在众多领域中脱颖而出。

随后，文章重点介绍了国内外在碳化硅陶瓷材料制备工艺、性能优化、结构设计等方面的研究进展，包括新型制备技术的开发、复合材料的制备与应用、纳米碳化硅陶瓷的研究等。

文章还讨论了碳化硅陶瓷材料在航空航天、汽车、能源、电子等领域的应用现状及未来发展趋势。

通过本文的综述，我们期望能够为碳化硅陶瓷材料的研究与应用提供更为清晰和全面的视角，推动该领域的技术进步和创新发展。

我们也期待通过分享国内外的研究经验和成果，为国内外科研人员和技术人员搭建一个交流与合作的平台，共同推动碳化硅陶瓷材料的发展和应用。

二、碳化硅陶瓷材料的制备技术碳化硅陶瓷材料的制备技术是决定其性能和应用领域的关键因素。

经过多年的研究和发展，目前碳化硅陶瓷的主要制备技术包括反应烧结法、无压烧结法、热压烧结法、气相沉积法等。

反应烧结法：反应烧结法是一种通过碳和硅粉在高温下反应生成碳化硅的方法。

这种方法工艺简单，成本较低，但制备的碳化硅陶瓷材料致密度和性能相对较低，主要用于制备大尺寸、低成本的碳化硅制品。

无压烧结法：无压烧结法是在常压下，通过高温使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应，实现烧结致密化。

这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有较高的致密度和优良的力学性能，但烧结温度较高，时间较长。

热压烧结法：热压烧结法是在加压和高温条件下，使碳化硅粉末颗粒之间发生固相反应，实现快速烧结致密化。

这种方法制备的碳化硅陶瓷材料具有极高的致密度和优异的力学性能，但设备成本高，生产效率较低。

摘要：本文详细阐述了 SIC 复合材料的主要分类，包括 SIC 颗粒增强复合材料、SIC 纤维增强复合材料和 SIC 晶须增强复合材料等。

深入探讨了每类复合材料的特性、制备方法以及它们在航空航天、汽车工业、电子领域、能源领域和生物医学等多个重要领域的广泛应用。

分析了 SIC 复合材料在实际应用中所面临的挑战，并对其未来发展趋势进行了展望。

关键词：SIC 复合材料；分类；制备方法；应用领域1、引言在现代材料科学领域，复合材料因其能够结合不同组分的优点，从而获得优异的综合性能，已成为研究和应用的热点。

其中，SIC（碳化硅）复合材料以其出色的力学、热学和化学性能，在众多高新技术领域展现出巨大的应用潜力。

对 SIC 复合材料进行分类研究，并深入了解其应用，对于推动材料科学的发展和拓展其工程应用具有重要意义。

2、SIC 复合材料的分类2.1SIC 颗粒增强复合材料SIC 颗粒增强复合材料是将 SIC 颗粒作为增强相均匀分散在基体材料中。

常用的基体材料包括金属（如铝、镁等）和陶瓷（如氧化铝、氮化硅等）。

SIC 颗粒的加入可以显著提高基体的强度、硬度和耐磨性。

制备方法主要有粉末冶金法、搅拌铸造法等。

通过这些方法，可以使 SIC 颗粒在基体中均匀分布，形成良好的界面结合。

2.2SIC 纤维增强复合材料SIC 纤维具有高强度、高模量和耐高温的特性。

以 SIC 纤维作为增强体的复合材料在力学性能和耐高温性能方面表现更为出色。

常见的有SIC 纤维增强陶瓷基复合材料（如SIC/SiC）和 SIC 纤维增强金属基复合材料（如 SIC/Ti）。

其制备方法通常包括预制体浸渍法、化学气相渗透法等。

这些方法能够保证纤维在复合材料中保持良好的完整性和定向排列，从而有效地传递载荷，提高复合材料的性能。

2.3SIC 晶须增强复合材料SIC 晶须是一种具有高长径比的单晶纤维，具有极高的强度和韧性。

将 SIC 晶须添加到基体材料中，可以显著改善材料的断裂韧性和抗疲劳性能。

碳化硅研究报告碳化硅是一种重要的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、高温稳定性和化学稳定性等优良性能。

本文综述了碳化硅的制备方法、物理性质、化学性质、微观结构以及应用领域等方面的研究进展，并对碳化硅未来的发展方向进行了展望。

关键词：碳化硅；制备方法；物理性质；化学性质；微观结构；应用领域正文一、引言碳化硅（SiC）是一种广泛应用于高温、高压、高速、高频、高辐射环境下的陶瓷材料，具有高硬度、高强度、高温稳定性和化学稳定性等优良性能。

碳化硅在电力、冶金、航空航天、半导体、新能源等领域有着广泛的应用。

本文将综述碳化硅的制备方法、物理性质、化学性质、微观结构以及应用领域等方面的研究进展，并对碳化硅未来的发展方向进行了展望。

二、碳化硅的制备方法碳化硅的制备方法主要包括固相反应法、液相反应法、气相反应法和热分解法等。

其中，气相反应法是目前应用最广泛的制备方法。

1、固相反应法固相反应法是指将碳源和硅源混合后，在高温条件下进行反应得到碳化硅。

碳源主要包括石墨、焦炭等，硅源主要包括二氧化硅、硅粉等。

固相反应法的优点是反应过程简单，成本低廉，但是其缺点是反应速度慢，需要高温长时间反应，且产品质量不稳定。

2、液相反应法液相反应法是指在高温下，将碳源和硅源混合在有机溶剂中进行反应得到碳化硅。

液相反应法的优点是反应速度快，反应温度低，但是其缺点是反应过程中易受到溶剂的影响，且需要进行后续的溶剂脱除处理。

3、气相反应法气相反应法是指将硅源和碳源在高温下，经过气相反应得到碳化硅。

气相反应法的优点是反应速度快，反应温度低，且可以得到高纯度的碳化硅。

气相反应法的缺点是设备复杂，需要高温高压气氛，且产品粒度较小。

4、热分解法热分解法是指将有机硅化合物在高温下分解得到碳化硅。

热分解法的优点是反应速度快，反应温度低，且可以得到高纯度的碳化硅。

热分解法的缺点是需要使用有机硅化合物，成本较高。

三、碳化硅的物理性质碳化硅具有很高的硬度和强度，其硬度达到了莫氏硬度9.5，比钢铁还要硬。

环氧树脂导热复合材料的研究及其应用摘要介绍了提高聚合物导热性能的两种基本途径，环氧树脂基导热复合材料的导热机理和导热模型, 概述了国内外近年来在环氧树脂复合材料导热方面的研究开发和应用情况。

关键词：环氧树脂；导热性；复合材料；研究；应用；从20世纪90年代开始,导热高分子复合材料的研究与开发成为功能性复合材料的研究热点之一,受到各国科学家的关注。

近年来, 随着工业生产和科学技术的发展,人们逐渐开发出以环氧树脂为基体的导热粘合剂、涂料和灌封材料等导热材料,来代替传统的金属材料, 解决了金属材料不耐腐蚀、导电等缺点。

但由于环氧树脂是热的不良导体,因此导热高分子材料从基础理论到产品开发,都是高分子材料研究的重要内容[1]。

一、提高聚合物导热性能的途径导热性能是聚合物重要的物理性能之一,对于热流平衡计算,研究聚合物结构与性能的关系,聚合物加工工艺条件的选择和确定及聚合物材料应用的选择和对比等有重要意义,所以受到广泛关注。

提高聚合物导热性能的途径有两种:第一,合成具有高导热系数的结构聚合物。

如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等,主要通过电子导热机制实现导热;或具有完整结晶性,通过声子实现导热的聚合物,如平行拉伸HDPE ,在室温下,拉伸倍数为25倍时,平行于分子链的导热系数可达13. 4W/ m·K[2]。

第二,高导热无机物对聚合物进行填充复合制备聚合物/ 无机物导热复合材料,如四川大学高分子研究所王琪等研究了石墨填充高密度聚乙烯基导热复合材料[3] 。

二、填充型高分子复合材料导热机理填充材料自身的导热性能及其在基体中的分布情况以及与基体的相互作用，决定了聚合物基材料的导热性能[4]。

填料用量较小时,填料虽均匀分散于树脂中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用,导热性提高不大;填料用量提高到某一临界值时,填料间形成接触和相互作用,体系内形成了类似网状或链状的结构形态,即形成导热网链。

当导热网链的取向与热流方向一致时,材料导热性能提高很快;体系中在热流方向上未形成导热网链时,会造成热流方向上热阻很大,导致材料导热性能很差[5]。

KEYWORDS：thermal conductivity, composites, epoxy resin, boron nitride, surface modification
III 万方数据
氮化硼/环氧树脂导热复合材料的制备与性能研究
IV 万方数据
河北工业大学硕士学位论文
目录
第一章 绪论 .......................................................................................................................... 1 1.1 引言 ................................................................................................................................. 1 1.2 热传导机理 ..................................................................................................................... 2 1.3 导热高分子材料研究进展 ............................................................................................. 3
May 2015
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
河北工业大学硕士学位论文
摘要
导热高分子基复合材料作为一种极具应用前景的功能材料，在微电子、航空航天、 电子信息和电气绝缘等诸多领域发挥着越来越重要的作用。环氧树脂因其具有优异的 电绝缘性能、粘结性能、热性能和机械性能，成型工艺简单，价格低廉等优点，至今 仍是电机电器设备和微电子封装中的首选材料。氮化硼(BN)具有独特的电绝缘性能、 优异的导热及化学稳定性、超低的介电常数及热膨胀系数，是一种理想的导热填料。 本论文基于氮化硼表面功能化设计，使其均匀分散于环氧树脂基体中，并有效改善界 面结构，从而制备了高导热且综合性能优异的环氧树脂基复合材料，系统研究了 BN 的表面修饰及含量对复合材料性能的影响。

验 ， 用 中 子 源 能 量 大 多 在 ０ Ｍｅ 量 级 。Ｋ． （ｚｗａ 所 ．１ Ｖ ） ａ
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ＳＣ ＳＣ复合材料 的 气密 性 ， ｉ／ ｉ 测试 在常 温 下 进 行 ， 体 为 Ｎ 气
赵爽 ： ，９ ４ 生， 男 １８ 年 博士生 ， 从事 陶瓷基 复合材料研 究 Ｅ ｍａ ：ｈ ｈ ０ ７ ２ ．Ｏ － ｉ ｚｓ ６０ ＠１ ６Ｃｒ ｌ ｎ
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材料 导报 Ａ： 综述篇
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Ｔ ．Ｈｉｏ等 ’ 研 究 了 ＮＩ ｉ／ ｉ ｎ ＴＥ ＳＣ ＳＣ复合 材料 热循 环 后 的 Ｈｅ渗透性 。经 过高温 （ ３ ０Ｋ） １ １ ０ 、０ Ｋ ｓ加热 速 率 、 ２ １０ 次 的热循环 后 ， 透率 有 所 上升 ； 在较 低 的温 度 和 加热 速 渗 而

复合材料姓名：黄福明学号：2015141421022 专业：金属材料工程碳化硅增强体碳化硅纤维是典型的以碳和硅为主要成分的陶瓷纤维，在形态上有晶须和连续纤维两种。

作为先进复合材料最重要的增强材料之一，它具有高温耐氧化性、高硬度、高强度、高热稳定性、耐腐蚀性和密度小等优点。

与碳纤维相比，碳化硅纤维在极端条件下也能够保持良好的性能，故而在航空航天、军工武器装备等高科技领域备受关注，常用作耐高温材料和增强材料。

此外，随着制备技术的发展，碳化硅纤维的应用逐渐拓展到高级运动器材、汽车废烟气除尘等民用工业方面。

一、碳化硅纤维的制备方法碳化硅纤维的制备方法主要有先驱体转化法、化学气相沉积法（CVD)和活性炭纤维转化法三种。

三种制备方法各有优缺点，而且使用不同制备方法得到的碳化硅纤维也具有不同的性能。

1、先驱体转化法先驱体转化法是由日本东北大学矢岛教授等人于1975年研发，包括先驱体合成、熔融纺丝、不熔化处理与高温烧结4大工序。

先驱体转化法制备碳化硅纤维需要先合成先驱体——聚碳硅烷（PCS)，矢岛教授以二甲基二氯硅烷等为原料，通过脱氯聚合为聚二甲基硅烷，再经过高温（450 ～500℃）分解处理转化为聚碳硅烷纤维（PCS），，采用熔融法在250 ～350℃下将PCS纺成连续PCS纤维，然后经过空气中约200℃的氧化交联得到不熔化聚碳硅烷纤维，最后在惰性气氛或高纯氮气保护下1300℃左右裂解得到碳化硅纤维。

先驱体转化法制备原理其实就是将含有目标元素的高聚物合成先驱体，再将先驱体纺丝成有机纤维，然后通过一系列化学反应将有机纤维交联成无机陶瓷纤维。

随着碳化硅制备技术的不断改进，逐渐形成了 3代碳化硅纤维。

第1代碳化硅纤维是以矢岛教授研发的方法制备而成。

由于在制备过程中引入了氧，纤维中的氧质量分数为10%～15%，在高温下碳化硅纤维的稳定性变差，影响了纤维在高温环境下的强度和弹性模量。

因此，为改善这个问题研制初了第 2代碳化硅纤维。

2.像碳化硅纤维这样具有低密度、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低热膨胀系数和高温抗氧化性的材料，
3.在最近几年得到了比较大的发展，
4.但这样的材料仍有许多特性等待着挖掘，碳化硅纤维的应用也会更加广泛。
参考文献
碳化硅纤维/铝复合材料的一般特性
表格4
抗张强度
800MPa
弹性模量
E1
130GPa
E2
88GPa
弯曲强度
1200MPa
弯曲模量
E1
113GPa
E2
83GPa
泊松比
0.31
热膨胀系数
0°方向
8.9×10-6℃-1
90°方向
25×10-6℃-1
密度
2650㎏/㎥
3.4用作陶瓷基复合材料采用碳化硅纤维增强陶瓷(CMC)，可以大大提高陶瓷的耐冲击强度。例如Si3N4陶瓷中，加入6%的碳化硅纤维，强度可提高55%。即使在垂直方向，强度也提高20%左右。碳化硅纤维增强玻璃，也已经得到极大的成功，其性能见下表。由表可知，碳化硅纤维增强复合材料在高温下也有极高的弯曲强度，特别是碳化硅纤维增强硅酸锂铝玻璃复合材料，其冲击强度大为提高，缺口冲击强度实验值比Si3N4陶瓷高50倍，即使无缺口冲击强度试验值也比后者高出4.5倍。正式因为它比超耐热合金的质量轻，具有高温耐热性，并显著地改善了陶瓷固有的脆性，所以CMC可用作宇宙火箭、航空喷气式发动机等耐热部件以及高温耐腐蚀化学反应釜材料等。
3.1用作高温耐热材料碳化硅纤维既有优异的力学性能，又有耐高温、耐腐蚀、耐辐射的性能，因此，是一种理想的耐热材料。碳化硅纤维可用作耐高温传送带、金属熔体过滤材料、高温烟尘过滤器、汽车尾气收尘过滤器等。例如，日本东京都采用碳化硅纤维毡过滤器用于柴油汽车排放烟尘收集装置(DPF )。据说，随着环保事业的强化，防止公害条例的制定，需求碳化硅纤维量将要增加。

二氯 － ４， ４ 一 二氨基 二苯 甲烷 （ ＭＯ Ｃ Ａ） 为扩 链 剂 ， 制 备 了改 性 纳 米 Ｓ ｉ Ｃ ／ 聚 氨 酯 弹性 体 （ Ｐ Ｕ Ｅ） 复 合 材
料 。讨论 了改性 前后 的 纳米 Ｓ ｉ Ｃ添加 量 对复合 材料 的 力学性 能 、 耐 磨性 能和 热稳 定性 的 影响 ， 并 用 扫描 电镜 分析 了改性 前后 的 纳米 Ｓ ｉ Ｃ在 基 体 中的 分散 性 。 结果 表 明 ， 改性 后 的 纳 米 Ｓ ｉ Ｃ在 基 体 中
品， 南京 能德 化 工 有 限 公 司 ； 消泡 剂 （ Ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ６ ８ ０ ０ ） ，
工 业级 ， 德谦 （ 上海 ） 化 学有 限公 司 ； 邻 苯 二 甲 酸二 丁酯 ， 分析纯， 天 津 市凯 通 化 学 试 剂 有 限公 司 ； 纳米
碳 化硅 （ Ｓ ｉ Ｃ） ， 平均粒径 ６ ０ ｎ ｍ， 合 肥 开 尔纳 米 能 源 科技 股份 有 限公 司 。 １ ． ２ 改性 纳米 Ｓ ｉ Ｃ ／ Ｐ Ｕ Ｅ复 合材料 的合 成
摘 要 ：采 用 Ｋ Ｈ． ５ ６ ０与 Ｋ Ｈ － ５ ５ ０反 应得 到 新 的硅 烷偶 联 剂 改性 纳 米碳 化硅 （ Ｓ ｉ Ｃ ） ； 再以２ ， ４ 一 甲苯
二 异 氰酸 酯（ Ｔ Ｄ Ｉ ） 、 聚氧化 丙烯 醚二 醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ ２ ０ ０ ０ ） 为原 料 合 成预 聚体 ， 改性 纳 米 Ｓ ｉ Ｃ 为填料 、 ３， ３ 一
ｃ
异 氰酸 酯 （ Ｔ Ｄ Ｉ ） 、 聚 氧化 丙 烯 醚 二 醇 （ Ｐ Ｐ Ｇ － ２ ０ ０ ０ ） 为 主要原 料 ， 改 性 纳米 Ｓ ｉ Ｃ为 填料 ， ３ ， ３ ． 二 氯＿ ４ ， ４ ． 二 氨 基二 苯 甲烷 （ ＭＯ Ｃ Ａ） 为扩链剂 ， 制 备 了改 性 纳 米 Ｓ ｉ Ｃ ／ 聚 氨酯 弹性 体 （ Ｐ Ｕ Ｅ） 复合 材 料 ， 讨 论 了改 性 纳 米 Ｓ ｉ Ｃ用量 对复合 材料 性能 的影 响 。

B4C—SiC复合材料的制备及性能研究作者：李少峰来源：《佛山陶瓷》2018年第05期摘要：以碳化硼为基体，碳化硅为增强相，炭黑为烧结助剂，通过热压烧结工艺制备了B4C-SiC复合材料。

测试了其力学性能，并借助SEM对烧结体进行断口形貌观察。

结果表明：在本实验条件下，当SiC添加量在9 wt%时材料力学性能最佳，体积密度为2.548 g/cm3，相对密度为99.6 %，抗弯强度为403 MPa，断裂韧性为5.26 MPa·m1/2。

显微组织结构致密，晶粒细小、均匀。

增韧机理主要为SiC颗粒弥散引起的钉扎效应和裂纹偏转。

关健词：碳化硼；碳化硅；复合材料；热压烧结1 前言碳化硼由于具有高硬度（仅次于金刚石和立方氮化硼）、比重小（2.52 g/cm3）、弹性模量高（450 GPa）、耐高温、化学稳定性好、热膨胀系数小、导热率好以及良好的中子吸收能力等特点，因此在机械密封行业、轻质防弹装甲、硬质磨削材料、耐磨轴承、高级耐火材料、航空航天、核反应堆的屏蔽材料等诸多领域得到了广泛地应用[1，2]。

但是由于碳化硼的共价键分数高达93.94 %，高于其他结构陶瓷，如SiC（88 %），Si3N4（70 %）等[3]，因此，纯碳化硼很难烧结致密，需要添加烧结助剂来活化烧结。

同时碳化硼是一种脆性材料，断裂韧性KIC≤2.2 MPa·m1/2 [4]，需要加入其他物质对其进行补强增韧。

热压烧结是一种压制成形和烧结同时进行的粉体材料成形工艺。

将粉末装在加压模具内，在专门的热压设备中进行加压的同时把粉末加热到熔点以下，在高温下双向或单向施压成形的过程[5，6]。

在热压烧结过程中，高温高压的交互作用使粉体颗粒的粘性、塑性流动及原子的扩散能力得以加强，同时颗粒与颗粒之间的接触点因具有较大的接触电阻，在烧结时的大电流下产生电弧放电或局部大量发热，且由于电磁场的作用进一步加快了原子的扩散，有利于烧结颈的形成和长大，具有催化和活化烧结的功效，并有利于坯件的烧结，降低烧结温度、缩短烧结时间、使性能得以提高。

（2）用称重器和烧杯称量所需要质量的分散剂与固化剂。 （3）将一定量的环氧树脂与分散剂混合，然后加入超声分散好的改性碳纤维，最后加入 一定量的固化剂常温等待其固化，将制备好的样品进行力学性能测试。
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实验数据曲线
固化剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
图1 固化剂含量对纯环氧树脂抗压强度的影响 可编辑课件PPT
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致谢
感谢各位老师在百忙之中抽出时间对我的毕业设计进行答辩，您们 辛苦了！
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wt%），倒入环氧树脂烧杯中，均匀搅拌混合样品，常温下固化制得环氧树脂样品。
2、碳纤维/环氧树脂样品制备：
（1）称取所需质量的碳纤维备用，碳纤维含量分别为5 vol%、10 vol%、15 vol%、20
vol%。将碳纤维在丙酮溶液中超声分散。
（2）称取一定量的环氧树脂，并称取所需要的固化剂质量。
（3）将超声分散好的碳纤维加入用分散剂稀释好的环氧树脂中，用玻璃棒充分搅拌，动作
幅度要小，避免能产生气泡，搅拌均匀后，加入固化剂。倒入模具中常温固化，便于测试其力
学性能。
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3、加入改性碳纤维的环氧树脂样品的制备： （1）将碳纤维放置在箱式电阻炉中于在400 ℃下氧化处理30 min，冷却到室温后备用。
将碳纤维放置在偶联剂（即KH550）丙酮溶液中改性处理，偶联剂的质量分数分别为0.5 wt%、1.0 wt%、1.5 wt%、2.0 wt%。
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（3）纯环氧树脂材料在120℃发生变形，在220℃变形量达到0.85%，改性碳纤维/ 环氧树脂复合材料在160℃未发生明显变形，在220℃变形量仅为0.58%，这表明改 性碳纤维/环氧树脂复合材料的高温尺寸稳定性好。 （4）摩擦磨损实验表明：随着摩擦时间和外加载荷的增加，所有环氧树脂及其复合 材料的磨损量都增加。在加载为20 N，摩擦60 min后，纯环氧树脂的磨损量是10.3 mg，碳纤维/环氧树脂的磨损量是6.2 mg，改性碳纤维/环氧树脂的磨损量是2.7 mg。 这表明在相同载荷下，改性碳纤维/环氧树脂复合材料具有最小的质量损失，其耐磨 性最好。

由公式（1）和（2）计算复合材料的理论密度和烧结 体的相对密度。
表 1 B4C-SiC 复合材料的组成
B4C 含量 （wt%）
SiC 含量 （wt%）
C 含量 （wt%）
S1
余量
0
2
S2
余量
3
2
S3
余量
6
2
S4
余量
9
2
S5
余量
12
2
籽 理=
100% a% + b% +...
da db
（1）
式中：籽 理— — —试样的理论密度（g/cm3）；
356
4.41
S3
2.514
99.3
375
4.83
S4
2.538
99.6
403
5.26
S5
2.541
99.1
389
4.94
图 1 试样的相对密度
图 2 试样的抗折强度
图 3 试样的断裂韧性
经过内圆切割、平磨、研磨抛光后，试样尺寸为 4 伊 3 伊 40 mm，采用三点法测试材料的抗弯强度，跨距 20 mm；用单边缺口梁法测试材料的断裂韧性，缺口深 0.5
热压烧结是一种压制成形和烧结同时进行的粉体 材料成形工艺。将粉末装在加压模具内，在专门的热压
设备中进行加压的同时把粉末加热到熔点以下，在高温 下双向或单向施压成形的过程[5,6]。在热压烧结过程中，高 温高压的交互作用使粉体颗粒的粘性、塑性流动及原子 的扩散能力得以加强，同时颗粒与颗粒之间的接触点因 具有较大的接触电阻，在烧结时的大电流下产生电弧放 电或局部大量发热，且由于电磁场的作用进一步加快了 原子的扩散，有利于烧结颈的形成和长大，具有催化和 活化烧结的功效，并有利于坯件的烧结，降低烧结温度、 缩短烧结时间、使性能得以提高。热压烧结具有烧结时 间短、烧结温度低、产品性能高、晶粒细小等优点，但一 般用于制备形状简单的制品[7]。

碳化硅纳米颗粒增强环氧树脂付新【摘要】SiC nanoparticles were prepared by the carbon thermal reduction method,in which furfuryl alcohol and tetraethoxysilane (TEOS) were respectively employed as carbon and silica precursors. Polym-ethylhydrosiloxane (PMHS) was employed as pore-adjusting agent.XRD,TEM, DLS were used to characterize the SiC samples. The results showed that the SiC nanoparticles with dimensions in the range of 10 ~50 nm can be finally obtained. The SiC nanoparticles with smaller size have better reinforcement effect in epoxy resin.%以糠醇为碳源,正硅酸乙酯为硅源,含氢硅油为结构助剂,通过碳热还原的方法制备出碳化硅纳米颗粒,采用XRD、TEM、DLS对样品进行表征.结果表明,所得碳化硅纳米颗粒尺度分布在10～50nm,其增强的环氧树脂,拉伸强度和压缩强度均有明显提高.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2012(041)008【总页数】3页(P1479-1481)【关键词】碳化硅纳米颗粒;碳热还原;环氧树脂【作者】付新【作者单位】渭南师范学院化学与生命科学学院,陕西渭南714000【正文语种】中文【中图分类】TQ050.4碳化硅(SiC)是一种性能优异的半导体材料，具有很多优异的性能，例如禁带宽度大、热传导率高、热稳定性强、抗氧化及耐腐蚀等。