预制组合和孔径大小对SiC/SiC复合材料微观结构和性能通过反应融透的影响
Haifeng Nie1,2,3, Pingzhan Si1, Quanxing Ren2,3
1College of Materials Science and Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|December 17, 2024
概括
在高性能碳化/碳化 (SiC/SiC) 复合材料中,优化预型组合和孔径尺寸至关重要. 电脑前型证明了高级应用的优越密度和机械性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 陶工程 陶工程
- 核工程 核工程是指核工程.
背景情况:
- 碳化/碳化 (SiC/SiC) 复合材料对高温应用具有前景,包括核燃料覆盖.
- 制造过程,特别是反应性融透 (RMI),对预成型特性敏感.
- 控制预成型微结构是实现所需复合材料性能的关键.
研究的目的:
- 为了研究预成型成分和孔径大小对SiC/SiC复合材料微观结构和性能的影响.
- 为了确定最佳的预成型特性,以提高复合材料的性能.
- 评估这些复合材料在核燃料层中的潜力.
主要方法:
- 制造三种不同的SiC/SiC预成型 (PP,PS,PC) 具有不同的孔径分布和组合,使用树脂浸,热解和泥浸.
- 预形孔径分布的特征 (峰直径:PP ~5μm,PS 200 nm-4 μm,PC ~150 nm). 在这种情况下,
- 在真空下,在1600°C的温度下,融的反应溶融透 (RMI) 进入预成型,以产生SiC/SiC复合材料,然后进行性能评估.
主要成果:
- 由于剩余的碳,PP预成型导致高孔隙性和不良的机械性能.
- 在PS的预型显示一个优化的孔径大小,但保留了显著的剩余和碳.
- 具有理想的孔径大小和足够的碳的PC预成型实现了高密度,低孔径,优越的机械性能 (屈曲强度152.4MPa,弹性模量181.1GPa) 和导热率 (27.7W/mK).
结论:
- 预成型优化,特别是孔径分布和碳含量,显著影响最终的SiC/SiC复合材料微观结构和性能.
- PC预成型设计在生产高密度,高性能SiC/SiC复合材料方面是有效的.
- 优化的SiC/SiC复合材料显示出可靠的核燃料覆盖应用的潜力.
