低氧高碳型SiC纤维在高温氩气环境下的力学演变行为

杨晨曦; 胡江波; 刘长刚; 王丽; 刘朋飞; 黄宝庆

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.017

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (03) : 588 -596. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.017

低氧高碳型SiC纤维在高温氩气环境下的力学演变行为

杨晨曦, 胡江波, 刘长刚, 王丽, 刘朋飞, 黄宝庆

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摘要

实验将国产第二代低氧高碳型SiC纤维分别在1050℃和1350℃氩气气氛中进行0.25 h、1.00 h、4.00 h和16.00 h热处理，对比分析热处理温度和时间对纤维抗拉强度的影响。结果表明：在相同温度下，随着热处理时间增加，纤维强度总体呈下降趋势；而在相同热处理时间下，经1350℃热处理后的纤维强度低于经1050℃热处理后的纤维。SiC纤维在氩气环境热处理前后，其物相均主要由β-SiC相组成，并存在SiCxOy非晶相。由于纤维的物相尺度远小于纤维表面本征缺陷尺度，因此，SiC纤维经高温氩气环境热处理前后，其断口形貌并未发生明显变化。随着热处理温度和时间的增加，经1350℃热处理16.00 h后，纤维中的SiC晶粒尺寸由原始态的3.4 nm增长到4.5 nm，增幅达到32.4%。分析认为温度对于SiC晶粒尺寸的生长具有更加显著的作用，同时在高温环境下伴随SiCxOy相的分解、自由碳原子有序化以及SiO和CO气体释放等行为综合作用，最终导致纤维强度下降。