近日，北京理工大学Rujie He带领的团队在《Composites Communications》发表了题为Effects of ceramic layer height on the mechanical properties of Cf/SiC ceramic matrix composites fabricated by fiber-laying-assisted material extrusion 3D printing的研究，采用一种新技术结合纤维铺放辅助材料挤出 (ME) 3D 打印与前驱体浸润热解 (PIP) 制备碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（Cf/SiC CMCs）。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2452213924001177
奇遇科技官网：http://www.adventuretech.cn/
如无法打开，请拷贝网址到浏览器查阅。

因此，本研究采用一种创新方法生产Cf/SiC CMC，该方法涉及纤维铺放辅助材料挤出 (ME)3D打印，然后进行前体渗透和热解 (PIP)。对陶瓷层高度对Cf/SiC CMC 特性的影响进行了详细研究。通过降低陶瓷层高度可以消除连续纤维和陶瓷基体之间的间隙。这项工作可以为纤维增强陶瓷基复合材料的3D打印提供有价值的见解。

△图1，(A)Cf/SiCCMCs的制造工艺图和(B)设计的Cf/SiCCMCs。

△图2，(A)不同陶瓷层高度的Cf/SiCCMCs的开孔率和密度。

△图3，不同陶瓷层高度的Cf/SiCCMCs的扫描电子显微镜图像：(A)H0.50；(B)H0.75；(C)H1.00和(D)H1.25。

△图4，不同陶瓷层高度Cf/SiCCMCs的应力-应变曲线和三点弯曲强度。

△图5，具有不同陶瓷层高度的Cf/SiCCMCs在三点弯曲试验中的侧视：(A)H0.50；(B)H0.75；(C)H1.00；(D)H1.25。

△图6，连续纤维间距d和陶瓷层高度h对三点弯曲强度影响的拟合面。

△图7，不同陶瓷层高度Cf/SiCCMCs的应力-应变曲线和断裂韧性。

△图8，H0.75断裂韧性试验后的显微组织：(A)断口和(B)连续的碳纤维束。

△图9，连续纤维间距d和陶瓷层高度h对断裂韧性影响的拟合面。

△图10，文献报道的纤维增强碳化硅复合材料的抗弯强度和断裂韧性比较。

• 本研究通过纤维铺设辅助材料挤压(ME)3D打印和前驱体浸渍与热解(PIP)相结合的方法成功地制备了高性能的Cf/SiCCMCs。

• 研究了陶瓷层高度对Cf/SiCCMCs性能的影响。

• 陶瓷层高度的降低增加了纤维的含量。

• 随着陶瓷层高度的增加，开孔率减小，密度相应增加。

• 纤维束区和纤维/陶瓷界面处气孔较多，而陶瓷界面较少。

• 降低陶瓷层高度可以减小纤维与陶瓷基体之间的间隙。

• 随着陶瓷层高度的增加，抗弯强度和断裂韧性先提高后下降。

• 当陶瓷层厚度为0.75 mm时，Cf/SiCCMCs的抗弯强度和断裂韧性最高，分别为288.49 Mpa和15.19 Mpa m~(1/2)。

• 本研究有望为纤维增强陶瓷基复合材料的3D打印提供有价值的启示。