cvd法制备高性能sic连续纤维技术

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1、摘要随着宇航和航空工业的发展，迫切需要低相对密度、高强度、高模量和耐高温的工程材料。碳化硅(SIC)因其具有优异的低密度、低热膨胀系数、高强度、高硬度、高模量、高的热稳定性以及对氧化的良好抗力，使它成为高温复合材料增强纤维极具吸引力的候选者。采用化学气相沉积法(cvD)制备的SiC纤维，国际上已有商品化产品，而在我国CVD法SiC纤维的研究还处于起步阶段，并且性能上远远落后于国外同类产品，所以开展对CVD．SiC纤维的研究很有必要。本实验采用高频加热14pm钨丝，在w基体上沉积SiC。结果表明：沉积

2、温度是影响SiC纤维性能的重要因素，在沉积温度为1150℃时，SiC晶粒呈明显的择优生长状态。氩气、氢气、硅烷浓度、沉积时间都会对纤维性能造成不同程度的影响。采用合理的实验优化设计方案，得出在本实验条件下能得到较好的表面形貌和性能的工艺条件为：沉积温度为1150℃，控制沉积纤维走丝的电机电压(沉积时间)为2．5V，H2流量为1．7L／rain，甲基三氯硅烷与甲基二氯硅烷的摩尔比为2：1，Ar流量为1．25L／min。观察了SiC纤维的表面微观形貌，分析了各工艺参数对纤维的力学性能以及表面形貌的影响、

3、纤维的表面形貌和力学性能之间的关系，对SiC纤维进行成分分析，测定了纤维的拉伸强度。实验结果表明，SiC纤维的强度服从威布尔分布，强度与纤维表面微观形貌有着密切的关系，纤维中杂质元素(如氧)与其它缺陷的存在能显著降低纤维的强度。在SiC纤维表面沉积了C涂层，表面涂C使SiC纤维表面致密光滑，弥合了纤维表面的孔隙、微裂纹等缺陷。表面涂C后SiC纤维的抗拉强度(2832．78Mpa)比涂C前(1896．74Mpa)提高了1000MPa左右，且明显减少了纤维强度的分散性，Weibul模数明显提高。关键词：

4、化学气相沉积，SiC纤维，强度，Wcibull模数，碳涂层AbstractTheengineeringmaterialswiththepropertiesoflowdensity,highstrength，highmodulusandhighmeltingpointareurgentneededasthedevelopmentofaeronauticandastronauticindustry．SiCisanattractivereinforcementforcompositematerialsbe

5、causeofitslowdensity，lowcoefficientofthermalexpansion，highstrength,highhardness，highmodulus，hi【ghthermalstabilityandgoodoxidationresistance．AlthoughSiCfibersmanufacturedbychemicalvapordeposition(CVD)areavailableabroad，thepropertiesoftheCVDSiCfibermadei

6、nChinaarestillverypoor．Therefore，itisnecessarytomakeafurtherstudyonthefibenInthestudy,atungstenwirewasheatedbyaratiofrequency—heaterandthenSiCWasdepositedontothewirebyCVD．Theresultsshowthatdepositingtemperatureisanimportantfactorthataffectsfiberperform

7、ance．TheSiCgrainsgrowpreferredat1150"C．Inaddition，theperformanceoftheSiCfiberisinfluencedbythefluxofargonandhydrogen,theconcentrationofCH3SiCl3anda如SiHCl2,andthedepositiontime．Theoptimumdepositingprocesswasobtainedinthestudy,thatis，depositingtemperatur

8、eof1150"C，drivingvoltage(i．e．depositingtime)of2．5v,hydrogenfluxof1．7ml／min．moleratioofc}13sicbanda黾siHa2of2：1andargonfluxof1．25ml／min．ItWasfoundthat,undertheoptimumcondition,theSiCfiberiswithexcellentsurfacemorphologyandhasbetterperform