研究化作为碳纤维增强碳化碳陶矩阵复合材料的有效间相
Kaveendra Yasas Wickramathilaka1, Joseph Valus1, Seth Shuster1
1Department of Chemistry, University of Connecticut, Storrs, Connecticut 06269, United States.
ACS applied materials & interfaces
|October 11, 2024
概括
化 (TiN) 间相涂层增强了气力轮机的陶矩阵复合材料 (CMC). 这项研究优化了碳纤维上的TiN沉积,显著提高了CMC的强度和刚性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 复合材料 复合材料 复合材料
- 陶制品 在陶方面.
背景情况:
- 陶矩阵复合材料 (CMC) 对燃气轮机效率至关重要.
- 介相层对于CMC性能至关重要,防止氧化和加强纤维.
- 六角化和火溶性碳是常见的介面相,但很少有替代品被探索.
研究的目的:
- 研究化 (TiN) 作为单向陶矩阵复合材料中的新型介相层.
- 优化大气压化学蒸气透 (APCVI) 过程,用于T-300碳纤维上的TiN涂层.
- 评估TiN相间涂层对微型复合材料CMC机械性能的影响.
主要方法:
- 使用APCVI与TiCl4,N2和H2进行TiN涂层,T-300碳纤维被TiN涂层.
- 包括温度,前体流速和时间在内的沉积参数得到了优化.
- 进行了TiN涂层质量的表征 (覆盖,粘附,粗性) 和纤维降解的评估.
- 进行了小型复合Cf/SiC CMCs的机械测试,这些CMC具有和没有TiN接相.
主要成果:
- 在800°C以特定的前体比率和2小时的流速实现了优化的TiN涂层.
- 优化的TiN涂层表现出良好的纤维覆盖,粘附性,最小的连接和低表面粗性.
- TiN涂层导致碳纤维降解最小,保持95%的Young模量和26%的最终抗拉强度.
- 添加TiN间相显著增加了Cf/SiC CMC的最终抗拉强度 (1122%) 和模量 (150%).
结论:
- 化是陶矩阵复合材料的可行和有效的相间材料.
- 通过APCVI优化TiN涂层可以显著提高CMC的机械性能.
- 这项研究为高温复合材料应用中先进的相间材料开辟了新的途径.
