Effect of repeated impregnation of polysiloxane-derived ceramic/carbon composites on their mechanical properties and oxidation resistance

Polysiloxane resins and carbon fiber-based composites were studied in this work. Two types of polymethylphenylsiloxane resins L 901 and L 150 X were used as the matrix precursors of composites. Polymer matrices unidirectional reinforced with carbon fibres were formed and heat-treated to 1000 degrees centigrade in an inert atmosphere. After the first stage of heat treatment the samples were subjected to densification by impregnation with resin solution followed by heat treatment. The impregnation - thermal treatment cycles were repeated several times. After each stage of densification the mechanical properties, oxidation resistance and changes of microstructural parameters were studied. Distinct differences relevant to mechanical properties, microstructure parameters and oxidation resistance of composites depending on the kind of polymer matrix precursor were revealed. The densification technique by liquid impregnation with polymer solution influenced the properties of the investigated composites. As a result of this process, porosity and average pore size of composites decreased. The applied densification method enhanced significantly the mechanical properties and oxidation resistance of composite samples. Higher mechanical properties and better oxidation resistance concerned the composites obtained from the resin precursor of higher ceramic yield after treatment to 1000 degrees centigrade.

---

Przedmiotem badań były kompozyty otrzymane ze średniomodułowych włókien węglowych i żywic polisiloksanowych. Dwa rodzaje żywic polimetylo-fenylosiloksanowych (L 901 i L 150 X) stanowiły substraty do wytworzenia ceramicznych osnów kompozytów. Kompozyty o jednokierunkowym wzmocnieniu (D) otrzymywano metodą ciekłej impregnacji a następnie próbki poddawano procesowi obróbki cieplnej w atmosferze ochronnej argonu w temperaturze do 1000 stopni Celsjusza. Tak otrzymane kompozyty poddawano kolejnym cyklom impregnacja - obróbka cieplna. Po każdym etapie analizowano właściwości mechaniczne, odporność na utlenianie i zmiany parametrów mikrostrukturalnych kompozytu. Stwierdzono wpływ rodzaju prekursora osnowy na parametry mechaniczne, mikrostrukturalne i odporność na utlenianie próbek kompozytowych. Wykazano również wpływ procesu dosycania na właściwości kompozytów. W wyniku dosycania porowatej osnowy metodą ciekłej impregnacji zmniejszeniu ulega porowatość otwarta i średni rozmiar porów. Zastosowana metoda dosycania znacznie poprawia parametry mechaniczne i odporność na utlenianie badanych kompozytów. Wyższe parametry mechaniczne i lepszą odporność na utlenianie miały kompozyty, których prekursorem osnowy była żywica o większym uzysku masy po obróbce cieplnej w 1000 stopniach Celsjusza.