碳纤维复合Si 3 N 4 陶瓷材料的制备及性能研究

为研究碳纤维(C f )加入量对复合材料性能的影响, 本研究以Y 2 O 3 为烧结助剂, 采用热压烧结技术制备了Cf/Si3N4复合材料, 其中碳纤维加入量为0、2wt%和5wt%。选用乙醇作分散介质，通过球磨工艺可有效分散短切碳纤维。研究结果表明: 碳纤维在复合材料中分散均匀, 且材料中的晶粒在垂直于热压压力的方向呈现一定取向排列。高温烧结过程中, 碳纤维与Si 3 N 4 或其表面的SiO 2 层发生反应, 生成SiC中间层。适量碳纤维加入有助于提高复合材料的热导性能。当C f 加入量为2wt%时，Cf/Si3N4的热导率较高, 为45.8 W/(m·K)；而不添加Cf的样品, 其热导率为37.1 W/(m·K)。加入C f 后, C f /Si 3 N 4 的断裂韧性有小幅提高, 维氏硬度在16.6~16.8 GPa范围内变化。