Effects of carbon matrix on microstructure and properties of 3-D C/ZrC composites prepared by reactive melt infiltration
Effects of carbon matrix on microstructure and properties of 3-D C/ZrC composites prepared by reactive melt infiltration
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碳基体对反应熔渗制备3-D C/ZrC复合材料微观结构和性能的影响
DOI：
10.1016/j.ceramint.2013.12.072
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发表时间：
2014-06
影响因子：
5.2
通讯作者：
王松
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
王松
采用反应熔渗工艺在1200 °C下制备了三维编织碳纤维增强ZrC基复合材料3-DC/ZrC。以酚醛树脂和沥青为炭前驱体，研究了炭基体对三维C/ZrC复合材料微观结构和性能的影响。用沥青制造的复合材料显示出更高的ZrC产率（37.5±1.0 vol%）和更好的抗烧蚀性能，质量损失率为0.8±0.3 mg s-1，线性衰退率为0.0006±0.0002 mm s-1。然而，使用酚醛树脂可以提供更好的机械性能，所获得的复合材料，包括285.4±9.7 MPa的弯曲强度，76.2±4.0 GPa的弹性模量和8.9±0.8 MPa m1/2的断裂韧性。酚醛树脂基复合材料具有上级力学性能的主要原因是碳纤维束的保留。
Three-dimensional braided carbon fiber-reinforced ZrC matrix composites, 3-D C/ZrC, were fabricated by reactive melt infiltration process at 1200 °C. Phenolic resin and asphalt were used as carbon precursors, and the effects of carbon matrix on microstructure and properties of the 3-D C/ZrC composites were investigated. The composites fabricated with asphalt showed a higher ZrC yield of 37.5±1.0 vol% and better anti-ablative properties, with a mass loss rate of 0.8±0.3 mg s−1and a linear recession rate of 0.0006±0.0002 mm s−1. However, the use of phenolic resin could provide better mechanical properties of the obtained composites, including a flexural strength of 285.4±9.7 MPa, an elastic modulus of 76.2±4.0 GPa and a fracture toughness of 8.9±0.8 MPa m1/2. The main reason for the superior mechanical properties is the preservation of carbon fiber bundles in the phenolic resin based composites.
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