بررسی ریزساختار و خواص کامپوزیت C/C-SiC دوبعدی ساخته شده با روش نوین تلقیح پلیمر و پیرولیز (PIP)

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 17، دوره 9، شماره 2، شهریور 1394، صفحه 157-164

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مصطفی قراخانی بنی^{* 1}؛ ناصر احسانی²؛ مجتبی اسماعیلی³؛ یوسف صفایی نائینی⁴

¹کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

²عضو هیأت علمی گروه مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

³کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

⁴کارشناس ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

کامپوزیت C/SiC به عنوان یکی از مواد کامپوزیتی زمینه سرامیکی تقویت شده با الیاف کربن به دلیل دانسیته کم گزینه مناسبی برای سازه های دما بالا مورد استفاده در صنایع هوافضا می باشد. به عنوان مثال نازل ماهواره­ها از این کامپوزیت و با فرآیند تلقیح پلیمر و پیرولیز (PIP) ساخته می­شود. در پژوهش حاضر فعالیت‌های انجام شده در رابطه با ساخت کامپوزیت زمینه‌ی سیلیکون کارباید تقویت شده با پریفرم دو بعدی کربن (C/C-SiC) ارائه شده است. سیکل­های متوالی تلقیح پلیمر پلی کربوسیلان (PCS) و پیرولیز برای رسیدن به دانسیته مناسب کامپوزیت انجام شده است. ریز ساختار، دانسیته، استحکام خمشی و تخلخل باز این کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دهنده‌ی استحکام خمشی بالا (MPa 56) و دانسیته پایین (g/cm³ 81/1) این کامپوزیت است که دستیابی به تکنولوژی تولید این کامپوزیت ها را با روش PIP اثبات می­کند.

کلیدواژه‌ها

کامپوزیت C/C-SiC؛ روش تلقیح پلیمر و پیرولیز (PIP)؛ پلی کربوسیلان؛ سازه‌های دما بالا

مراجع

[1]      J. E. Sheehan, K. W. Buesking&  B. J. Sullivan, “Carbon–carbon composites”, Annual Review of Material Science, Vol. 24, pp. 19–44, 1994.

 [2]      M. E. Westwood, J. D. Webster, R. J. Day, F. H. Hayes & R. Taylor, “Oxidation protection for carbon fiber composites”, journal of Materials Science, Vol. 31, pp. 1389–1397, 1996.

 [3]      L. F. Cheng, Y. D. Xu, L. T. Zhang & R. Gao, “Effect of glass sealing on the oxidation behavior of three dimensional C/SiC composites in air”, Carbon, Vol. 39, pp. 1127–1133, 2001.

 [4]      T. Ogasawara, T. Ishikawa, H. Ito & N. Watanabe, “Multiple cracking and tensile behavior for an orthogonal 3-D woven Si–Ti–C–O fiber/Si–Ti–C–O matrix composite”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 84 No. 7, pp. 1565–1574, 2001.

 [5]      M. Suzuki, Y. Tanaka, Y. Inoue, N. Miyamoto, M. Sato & K. Goda, “Uniformization of boron nitride coating thickness by continuous chemical vapor deposition process for interphase of SiC/SiC composites”, Jpn. J. Ceram. Soc, Vol. 111, No. 12, pp. 865–871, 2003.

 [6]      X. B. He & H. Yang, “Preparation of SiC fiber-reinforced SiC composites”, J. Mater. Process. Technol, Vol. 159, pp.135–138, 2005.

 [7]      S. M. Dong, Y. Katoh & A. Kohyama, “Preparation of SiC/SiC composites by hot pressing, using Tyranno-SA fiber as reinforcement”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 86, No. 1, pp. 26–32, 2003.

 [8]      S. M. Dong, Y. Katoh & A. Kohyama, “Processing optimization and mechanical evaluation of hot pressed 2D Tyranno-SA/SiC composites”, J. Eur.Ceram. Soc, Vol. 23, pp. 1223–1231, 2003.

 [9]      T. Taguchi, N. Igawa, R. Yamada & S. Jitsukawa, “Effect of thick SiC interphase layers on microstructure, mechanical and thermal properties of reaction-bonded SiC/SiC composites”, J. Phys. Chem. Solids, Vol. 66, pp. 576–580, 2005.

 [10]       Y. D. Xu, L. F. Cheng, L. T. Zhang, X. W. Yin & H. F. Yin, “High performance 3D textile Hi-Nicalon SiC/SiC composites by chemical vapor infiltration”, Ceram. Int, Vol. 27, pp. 565–570, 2001.

 [11]       Z. S. Rak, “A process for C_f/SiC composites using liquid polymer infiltration”, J. Am. Ceram. Soc, Vol. 84, No. 10, pp. 2235–2239, 2001.

 [12]      K. K. Chawla, “Ceramic Matrix Composites”, Chapman & Hall, pp. 1-10, 1993.

 [13]      R. Yao, Z. Feng, Y. Yu , S. Li, L. Chen & Y. Zhang, “Synthesis and characterization of continuous freestanding silicon carbide films with polycarbosilane (PCS)”, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 29, pp. 2079–2085, 2009.

 [14]      G. Savage, “Carbon/Carbon Composites”, Chapman & Hall, pp. 31-36, 1993.

 [15]      ASTM C 1341-97, “Standard Test Method for Flexural Properties of Continuous Fiber-Reinforced Advanced Ceramic Composites”, Developed by subcommittee: C28.07, Annual Book of ASTM Standards Vol. 30, 1997.