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烧结硅碳棒具有优异的力学和热学性能

    反应烧结硅碳棒具有优异的力学和热学性能,但由于材料中游离硅的低熔点(1410℃)、高脆性(蕊1MPa"mz)和低弯曲强度(,100MPa),严重影响了反应烧结硅碳棒的高温性能。随游离硅含量增加,材料的高温力学性能、抗氧化性能、导热性能和抗热震性能等均受到损害。游离硅是制约反应烧结硅碳棒力学性能的重要因素,目前优化材料制备工艺是降低游离硅含量,提升其力学性能最有效措施,但材料制备工艺包含工序较多,且受原料、设备和工艺参数等多因素影响,因此需要较多生产或试验积累,才能得到材料最佳制备工艺。颗粒补强增韧是提升反应烧结硅碳棒力学性能有效措施之一,通过引人BQC,Nb,MoSiZ或TiC等补强增韧相,可使材料中游离硅转化为具有良好结合性或高熔点的第三相,但不同物相间存在热膨胀系数等差异,可能损害反应烧结硅碳棒复合材料的抗热震性能。引人晶须、纤维或多壁碳纳米管是提升反应烧结硅碳棒常温力学性能最有效措施,但添加硅碳棒纤维、晶须或多壁碳纳米管后,材料中游离硅含量增加,不利于其高温力学性能的提升。添加适量碳短纤维可同时实现游离硅含量降低和材料补强增韧,但碳短纤维仍存在不易分散、成本较高和高温下易与熔融硅反应等问题。针对如何提升反应烧结硅碳棒的力学性能,未来可围绕以下四方面展开深人研究:
    (1)开发新型成型工艺,使各组分在坯体中分布均匀,改善游离硅粒径、分布及含量;
    (2)探究提升素坯碳密度阀值新方法,有效降低材料残余硅含量;
    (3)探究补强增韧相在反应烧结硅碳棒中的原位生成方法和机理,进一步降低制备成本,改善补强增韧相与硅碳棒界面结合强度;
    (4)获取碳短纤维在反应烧结硅碳棒中保护工艺及机制,提升碳短纤维一反应烧结硅碳棒复合材料高温力学性能并拓宽其使用领域。www.sdzygw.com

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