空气中γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝热解合成SiC纤维.doc

空气中γ射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝热解合成SiC纤维 第29卷第3期 2007年8月 核化学与 Journa1ofNuclear 放射化学 andRadiochemistry Vo1.29No.3 Aug.2007 文章编号:0253—995O(2OO7)O3一O166一O5 空气中丫射线辐照聚碳硅烷陶瓷 黎 先驱丝热解合成SiC纤维 阳,许云书,徐光亮,熊亮萍,夏修龙 1.西南科技大学材料科学与工程学院,四川绵阳621010; 2.中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900 摘要:将聚碳硅烷(PCS)陶瓷先驱丝在开放空气中用7射线辐照,然后在惰性气氛中高温热解制备出SiC纤维. 研究了吸收剂量对先驱丝的结构,热分解特性以及热解产物微观形貌的影响.结果表明,在辐射作用下,空气中 的氧与PCS中的部分Si—H发生氧化反应生成Si0H,同时辐照产物中还形成了Si—C—Si,Si一0一si等桥 联结构.吸收剂量为0.5MGy时,PCS先驱丝在热解过程中没有并丝;吸收剂量为3.0MGy时,PCS先驱丝的 凝胶含量和陶瓷产率分别达到75%和85.17.这说明开放的空气气氛能够有效降低PCS先驱丝的不熔化处 理剂量. 关键词:7射线辐照;聚碳硅烷陶瓷先驱丝;不熔化处理;SiC纤维 中图分类号:0613.34文献标识码:A FabricationofSiCFibersbyPyrolysisofP0lycarb0silanePrecursor FibersbyY-RayIrradiationUndertheOpenAirAtmosphere LIYang,XUYun—shu.,XUGuang—liang,XIONGLiang—ping.,XIAXiu—long 1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SouthwestUniversityofScienceandTechnology, Mianyang621010,China; 2.InstituteofNuclearPhysicsandChemistry,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China Abstract:Po1ycarbosi1ane(PCS)precursorfiberswereirradiatedby7一rayundertheopenairat— mosphere,andthenthefiberswereconvertedtoSiCceramicsfibersininertatmosphereathigh temperature.Thechemica1structure,microstructureandpyrolysischaracteristicwerestudied. TheresultsshowthattheoxygeninairreactswithsomeSi—HbondsinthePCS,bridge structuresofSi—C—SiandSi—O—Siareformedintheirradiatedproducts.ThePCSfibersat thedoseof0.5MGyareinfusibleintheprocessofsintering,atthedoseof3.0MGythegel contentandceramicyieldare75and85.17,respectively.Theopenairatmospherecanef— fectivelyreducethecuringdose. Keywords:7一rayirradiation;po1ycarbosnaneprecursorfibers;curing~SiCfibers SiC陶瓷纤维具有高比强度,高比模量,抗腐 蚀,耐磨损,热稳定性好等优点,并与金属,陶瓷及 聚合物基体有良好的相容性,在航空航天,兵器, 能源,船舶等领域中拥有广泛的应用前景r-.先 驱体转化法是制备SiC纤维的主要方法之一, 1975年由日本学者失岛圣使等开创,包括先驱 体的合成,熔融纺丝,不熔化处理及高温热解等工 序.不熔化处理是非常重要的一环,常用的不熔 收稿Et期:2006—12—14;修订Et期:2007—05—08 基金项目:中国工程物理研究院科学技术基金重大资助项目(2004Z0502) 作者简介:黎阳(1982一),男,四川安岳人,硕士研究生,材料学专业. 第3期黎阳等:空气中丫射线辐照聚碳硅烷陶瓷先驱丝热解合成SiC纤维167 化处理方式包括热氧化和辐照处理,其中辐照不 熔化可以制得高温性能更为优异的SiC陶瓷纤 维].但辐照气氛对不熔化处理有着相当重要的 影响,它直接关系着PC