前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法PIP工藝

讓新材料選擇變得簡單

?什么是前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法

前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法又稱先驅(qū)體裂解法或聚合物浸漬裂解法(PIP法)，是近年來發(fā)展迅速的一種Cf/SiC復(fù)合材料制備工藝，由于成型工藝簡單、制備溫度較低等特點(diǎn)而受到關(guān)注。前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是在一定的溫度和壓力下，將液態(tài)硅、鋯、鉿的聚合物(如碳化鋯前驅(qū)體、碳化鉿前驅(qū)體、聚碳硅烷，聚硅烷等)浸滲到多孔碳預(yù)制體內(nèi)，然后經(jīng)過干燥和熱處理(>1500C)，使前驅(qū)體聚合物發(fā)生熱解為ZrC、HfC、SiC基體，制得復(fù)合材料。利用有機(jī)前驅(qū)體在高溫下裂解進(jìn)而轉(zhuǎn)化為無機(jī)陶瓷基體的一種方法。

制備碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基本流程

PART01

將含硅、鋯、鉿的有機(jī)聚合物前驅(qū)體（如碳化鋯前驅(qū)體、碳化鉿前驅(qū)體、聚碳硅烷，聚硅烷等）溶液或熔融體浸漬到碳纖維預(yù)制體中，干燥固化后在惰性氣體保護(hù)下高溫裂解，得到ZrC、HfC、SiC基體

PART02

通過多次浸漬裂解處理，獲得致密度較高的復(fù)合材料

PIP工藝優(yōu)點(diǎn)

(1)其工藝簡單、 成型溫度低、裂鮃溫度低:
(2)對(duì)纖維的機(jī)械損傷和熱損傷小、 基體組成調(diào)節(jié)范圍廣:
(3) 能獲得成分均勻、純度高的單組元或多組元的陶瓷基體:
(4) 能制備出形狀復(fù)雜的近尺寸的復(fù)合材料零部件:

運(yùn)用前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法在聚合物中浸漬，能得到組成均勻的陶瓷基體，具有較高的陶瓷轉(zhuǎn)化率；預(yù)制件中沒有基體粉末，因而纖維不會(huì)受到機(jī)械損傷；裂解溫度較低，無壓燒成，因而可減輕纖維的損傷和纖維與基體間的化學(xué)反應(yīng)；陶瓷基體可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易于通過近凈尺寸成型實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜構(gòu)件的制造。但該工藝的致密周期較長，制品的孔隙率較高，對(duì)材料蠕變性能有一定影響；基體密度在裂解前后相差很大，致使基體的體積收縮很大(可達(dá)50～70％)。

現(xiàn)階段CVI法和MI法都已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，PIP法制備大型結(jié)部件也逐步達(dá)到實(shí)用化水平，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，但這3種制備工藝由其工作原理導(dǎo)致均存在顯著的局限性，因此在制備結(jié)部件時(shí)應(yīng)根據(jù)熱-力學(xué)特征選擇相應(yīng)的制備工藝。對(duì)于某些特殊要求的應(yīng)用領(lǐng)域，CMC的制備不限于某一種制備工藝，可同時(shí)結(jié)合多種制備方法以滿足部件的設(shè)計(jì)要求。