和碳纤维对复合材料高温强度的增强作用。结果表明：采用球磨湿混工艺将易于团聚的短碳纤维均匀地分散在TiC基体中，C/TiC复合材料*佳热压烧结温度为2100°C，G./TiC复合材料的室温抗弯强度为593MPa，断裂韧性为6.87MPa.ml/2，1400°C时的高温抗弯强度为439MPa定量分析了碳纤维对复合材料的增强和增韧效果碳化钛有很高的熔点（3054°C）、好的高温强度、好的热稳定性和耐烧蚀性能，同时还具有高的弹性模量、高的硬度和好的耐磨性它广泛应用于硬质合金材料。随着复合材料的发展，近几年来TiC颗粒作为强体被广泛用于强金属复合材料和陶瓷复合材料对碳化钛陶瓷的强韧化方法主要有两种，一种是加入金属NiMo等，强韧化效果明显但由于金属较低的熔点和在较高温度下发生软化，限制了这类TiC材料在高温下应用；另一种是加入陶瓷相如SiCTiB等颗粒，能提高陶瓷韧性。晶须和纤维强体较颗粒强体有大的长径比，能更好地承担载荷和阻止基体裂纹扩展，Kamiya等在TiC中加入10%的SiC晶须，使强度提高了27%本工作尝试采用碳纤维对TiC陶瓷进行韧和强，研究了碳纤维碳化钛复合材料（G/TiC）的制备工艺和高温强度。

　　1实验过程1材料制备，8m的碳纤维切成长度约为2000tm的短纤维，而后和平均粒径为2.少m，纯度为98%的TiC颗粒一起放入塑料瓶中进行混合，碳纤维和TiC的体积比为20：80采用氧化锆球作磨球，无水乙醇作混合介质，球磨混合24h，而后蒸发掉乙醇。将混合粉末装入石墨模具，放入热压烧结炉中进行真空热压烧结烧结温度为19002200C，保温时间为1h，制成令55以心<10mm的圆片，烧结压力为30MPa，单向加压升温和降温速率为30°C /min为了对比，采用同样工艺制备纯TiC材料。

　　1.2性能测试用阿基米德排水法测试烧结后材料的密度。将烧结材料加工成尺寸为25mn4mn30mm二点弯曲抗弯强度试样，跨距为20mm用单边切口梁测试断裂韧性，试样尺寸为2mnK4mnK25mm，缺口宽为0.2mm，深为2mm，跨距为16mm室温下的强度和韧性测试在空气中进行，用应变片测量弹性模量高温测试在高纯氩气氛中进行，设备为Instron-1195材料试验机用扫描电镜（SEM）对材料进行组织观2结果与讨论2.1复合材料中碳纤维的分布状态为在210C、30MPa压力下烧结1h制备的G/TiC复合材料抛光表面，可以看出，碳纤维比较均匀地分布在TiC中基体中，没有观察到碳纤维团聚现象虽然碳纤维初始长径比很大（长度直径约等于300），而且碳纤维与TiC的密度相差较大（碳纤维密但球磨湿混工艺可以很好地将碳纤维均匀分散在TiC陶瓷中。然而也发现，碳纤维的长度明显变短，碳纤维露出在抛光表面的长度约在120m左右在球磨混合时，由于磨球对纤维的碰撞，使纤维折断在热压过程中，随着烧结块体的收缩，架桥的纤维会在外加压力下产生折断。

　　尹m以内，纤维拔出现象不明显另外还可看出，图是532Mu和618MPa 1/2 4a上拔出纤维的表面光滑而干净，说明纤维表面几乎疋。-和2.2烧结温度对复合材料性能的影响给出了不同烧结温度下制备的G/TiC复合材料的性能。随烧结温度由1900°C提高到2200°C，复合材料相对密度由93.%提高到98.物。表明材料的相对密度随热压烧结温度的提高而显著提高TiC是难以烧结的高熔点化合物，加入碳纤维不但不能促进烧结，相反会因为纤维架桥作用而阻碍烧结，因此即使在2200C、30MPa压力下烧结1h，复合材料相对密度也只有98.4%给出了G/TiC复合材料室温抗弯强度和断裂韧性随烧结温度的变化情况可以看出，当烧结温度由1900C提高到2100C，复合材料的抗弯强度由387MPa提高到593MPa，断裂韧性由4. 87MPamW2而后随烧结温度提高到2200C，抗弯强度和断裂韧性却有所下降，其值分别为复合材料室温断口形貌，a为烧结温度为2100C，纤维拔出的长度约为10~ 1m，b为烧结温度为2200C，纤维拔出长度很短，基本上在没有损伤；b上纤维表面不再光滑，有凸凹现象，表明纤维受到损伤。

　　TiC为非化学计量的碳化钛TiCMCx<.5），为NaCl型晶体结构在Ti的面心立方点阵中，C随机分布在Ti的八面体间隙中。本工作所采用的碳化钛的化学式为TiC%，C处于不饱和状态当碳化钛与碳纤维在高温下接触时，碳纤维中的C原子有可能扩散到TiC中去，造成碳纤维表面有所损伤当烧结温度在2100C以下时，这种因C扩散而引起的损伤不明显，当烧结温度提高到2200C时，损伤明显。从测试的室温强度和韧性值来看，烧结温度为2100°C时，复合材料的强度和韧性是*高的。

　　2100C烧结的纯TiC材料和Cf/TiC复合材料的室温性能能从表1中可以看出，相对密度由纯TiC材料的98. 2%下降到G/TiC复合材料的97.6%，这是由于碳纤维的架桥使复合材料致密化相对困难，进而使相对密度下降复合材料的抗弯强度为593MPa，较纯TiC材料的471MPa提高了2%；复合材料的断裂韧性为6.87MPa.m1/2，较纯TiC材料的4.06MPa.m1/2提高了69%.表明在TiC基体中加入碳纤维后，强度和韧性得到了显著提高。复合材料中的碳纤维平均长度应在12饮m以上，因此碳纤维的拔出长度远比其实际长度要短，这说明在材料断裂过程中，碳纤维先被拔断而后被拔出，因此碳纤维的强度都贡献出来了，显示了它的承载作甩此处采用混合定律来估算碳纤维对复合材料强度的贡献单向纤维复合材料的强度e为其中e和e分别表示基体和纤维的强度，V/代表纤维体积分数。

　　表1纯TiC材料与Cf/TiC复合材料室温性能材料相对密度/%弹性模量E/GPa抗弯强度h/MPa断裂韧性Kic/MPaDml/2TiC98.246吐31471±2.3复合材料高温强度bookmark7给出了G/TiC复合材料和纯TiC材料在不同温度下测试的抗弯强度，随测试温度提高，虽然两种材料的抗弯强度都呈下降趋势，但G/TiC抗弯强度的下降稍要缓和复合材料在1400C时的强度为439MPa，而纯TiC材料在此温度的强度为247MPa，提高幅度为78%，而室温强度只提高26%.表明TiC基体中加入碳纤维后，提高了室温强度和高温强度，而且碳纤维的高温强效果更显著为材料在1400C测试的高温断口。在复合材料的断口上可以看到纤维的拔出（见a），在纯TiC材料断口上，可以看到TiC晶粒呈现穿晶和沿晶的混合型断裂（见b）从复合材料材料的断口（a和a）来看，碳/TiC复合材料受单向拉应力作用时，由于纤维在基体中随机取向，在纤维上只有平行于拉伸方向的分力对复合材料拉伸强度有贡献，而垂直于拉伸方向的分力由于不承载而对拉伸强度没有贡献假设某一纤维与拉伸轴所成角度为9.当纤维承载时，该纤维对拉伸强度的贡献为e如果所有纤维与拉伸方向所成角度在（0~7C/2）内均匀分布，则这些纤维对拉伸强度的贡献为因此Cf/TiC复合材料的理论强度al.可表示为在复合材料断裂过程中，主要存在纤维桥联纤维拔出和裂纹偏转三种韧机理本研究不考虑这三种机理的耦合作用，采用按Bengisu等人的迭加方法来评估纤维韧效果纤维拔出造成应变能释放率加，量AG为AG，=（4Vff：lP）/（3Efr2）（4）出长度由于纤维是先拔断而后再拔出，因此9r/（2l，）。纤维拔出造成的韧性量Ak，为AKp =1/2-Km（5）G=K，2（1-V）/Em，为基体的应变能释放率。纤维桥联提供的韧效果AKbAKb排列的晶须推导出来的，没有考虑晶须在三维空间取向的随机性此处按计算复合材料强度的方进行修正，则（6）e变为0.5e，得到由于纤维的长径比大（120/产17），因此扩展裂纹遇到纤维后完全绕过纤维进行偏转实际上是很难发生的，一般是绕纤维偏转一定距离后，纤维就断裂了。从a和a可看出，裂纹沿纤维偏转距离一般小于纤维的拔出长度（1m以内）假设裂纹绕过纤维时形成一个高度为ld的圆锥体，则裂纹偏转引起断口表面积加，其相应的韧效果为/2则由裂纹偏转造成的韧性的量AKd为因此复合材料的断裂韧性理论值Kic为碳纤维的拉伸强度为e= 2700MPa，弹性模量Ef=230GPa，延伸率约1.4%，纤维体积分数Vf= 2复合材料的泊松比Vc和TiC基体的泊松比Vn都取0.25Kn=4.06MPam1/2，此处可认为偏转距离ld、脱粘长度Idb和拔出长度lp三者相等，ld=Idb= =12m取纤维基体剪切强度f=9r/（2，）。将上述值代入（5）、（7）、（10）和（11）式计算复合材料7.155MPa°m1'断裂韧性的计算值比测量值6.87MPam1/2稍高从计算结果来看，纤维桥联和纤维拔出是*主要的两种韧机理在（3）代入不同温度下TiC基体的强度值（取纯TiC材料的强度测试值），并假设纤维强度不随温度变化计算结果如表随温度升高，强度计算值与理论值越加接近，这是由于基体强度随温度升高以较快速率下降所引起的从计算结果来看，不管是强度还是韧性，计算值都高于实验值这可能由两方面原因引起，一是纤维在球磨混合和热压烧结过程中，因纤维损伤而使强度下降，进而使复合材料强度和韧性都有所下降；二是由于计算时引入了许多假设，许多因素没有考虑。

　　测试值/MPa计算值/MPa 3结论采用真空热压烧结制备了含20vol%碳纤维的TiC复合材料。采用球磨湿混工艺可以将易于团聚的碳纤维均匀分散在TiC基体中。G/TiC复合材料合适的热压烧结工艺是2100C、30MPa真空热压烧结1h G/TiC复合材料的室温抗弯强度为593MPa，断裂韧性为接效果。

　　根据1500C以前的粘接强度可看出，白炭黑B4C改性酚醛树脂对石墨材料的高温粘接具有较高的强度，为考察更高温度下的粘接性能，选择其中部分样品进行2550C的高温处理。2550C处理后，可见样品仍具有14.lMPa的粘接剪切强度。经2550C处理后，胶层中的树脂碳在B4C的催化石墨化作用下，与基体石墨的物理化学性质上的相容性大大提高，粘接部位己结合成为结构均匀，性质相近的整体，从而实现了高温条件下的粘接3结论在ac改性酚醛树脂粘接剂中添加白炭黑，高温热处理过程中粘接剂内部及粘接剂与基体石墨界面发生了许多化学反应，从而使得粘接部位化学组成、结构发生变化这些组成和结构变化，是粘接剂具有良好高温粘接性能的本质所在在c改性酚醛树脂的基础上，进一步添加白炭黑，可以提高粘接胶层的致密性和粘接强度白炭黑B4C改性酚醛树脂对石墨材料具有理想的高温粘接性能，耐热温度达2550C以上