B,4C包覆W芯SiC纤维的制备工艺研究

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1、摘要摘要采用化学气相沉积(CVD)工艺在W芯SiC纤维表面沉积B4C涂层，以改善增强体w芯SiC纤维与基体Ti合金两者之间的界面反应。对沉积温度、反应气体总流量及配比、走丝速度等影响W芯SiC纤维B4C涂层的工艺参数进行了详细的研究，并通过扫描电镜和纤维拉伸测试，比较了各种工艺参数对W芯SiC纤维的拉伸强度、拉伸模量及B4C涂层的厚度、表面形貌的影响。实验发现，在1100℃以下不能获得B4C涂层。在一定的工艺参数下，可以获得与原W芯SiC纤维拉伸强度最为接近(达3339MPa)的B4C涂层纤维。且在其他工艺参数不变的情况下，为优化工艺参数，应符合沉积温度>1210℃时，走丝速度>0．05

2、5m／s；或沉积温度<1210℃时，走丝速度<0．055m／s。反应气体总流量在2．25"--2．7L／min之间，可以获得理想的B4C涂层。对B4C涂层表面形貌的影响，BCl3流量较小，H2和CH4流量则非常明显。沉积温度是最重要的工艺参数，影响着W芯SiC纤维的拉伸强度、拉伸模量和B4C涂层厚度、表面形貌；走丝速度和反应气体总流量影响着w芯SiC纤维的拉伸强度、拉伸模量和B4C涂层厚度；反应气体配比影响着W芯SiC纤维的拉伸强度、拉伸模量和B4C涂层的表面形貌。最后，实验得到在W芯SiC纤维表面沉积B4C涂层的最佳工艺参数为，沉积温度1210℃，反应气体BCl3流量1．2L／min，

3、H2流量0．9L／min，CH4流量0．3L／rain，清洗氢气流量1．0L／min，走丝速度0．055m／s。采用磁控溅射物理气相沉积(MSCVD)工艺制备了复合材料预制体，当热压工艺为温度950"--1000℃，压力30,-一40MPa，时间3'---4h时，制备了B4C包覆的W芯SiC纤维增强TiAI基复合材料，并通过扫描电镜表征，研究了增强体W芯SiC纤维与基体TiAl合金两者之间的界面。实验发现，B4C涂层作为牺牲层，能够有效地减缓两者之间的界面反应。关键词：B4C涂层；沉积温度；拉伸强度；界面反应大连交通大学工学硕+学位论文AbstractB4CcoatingsontheWc

4、oreSiCfiberswerepreparedviaaChemicalVaporDeposition(CVD)processinordertoimprovetheinterfacialreactionbetweenthereinforcementWcoreSiCfiberandthematrixTialloy．Thecoatingtemperature，totalflowandproportionofreactivegas，takeupspeedandotherprocessparametersthataffectedB4CcoatingsonWcoreSiCfiberswerestu

5、died．andtheinfluenceofvariousprocessparametersonthetensilestrengthandelasticmodulusofWcoreSiCfibers，thethicknessandsurfacemorphologyofB4Ccoatingswereinvestigatedbyscanningelectronicmicroscopeandtensiletest．nleexperimentalresultsexhibitedthatitcannotobtainB4Ccoatingsbelowacoatingtemperatureof100℃．

6、Underthegivenprocessparameters．B4CcoatedfiberswereobtainedwithatensilestrengthclosetothatoftheoriginalWcoreSiCfiber(~3339MPa)．Tooptimizetheprocessparameters．itshouldbesatisfiedthatthecoatingtemperature>1210℃andthetakeupspeed>0．055m／s，orthecoatingtemperature<1210。Candthetakeupspeed<0．055m／s．Perfec

7、tB4CcoatingsCallbeobtainedwhenthetotalflowofreactivegasWas2．25-2．7L／min．TheinfluenceoftheBCl3flowonthesurfacemorphologyofB4CcoatingsWassmall，however,theinfluenceofH2andCI-14flowWasveryobvious．111ecoatingtemperatureWast