CVD法SiC纖維的制備及其微觀結(jié)構(gòu)分析.pdf

1、化學(xué)氣相沉積(CVD)法SiC纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量以及良好的抗高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)，是制備金屬、聚合物和陶瓷基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)劑，可以廣泛應(yīng)用于航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域。國外的CVD法SiC纖維已實(shí)現(xiàn)了商品化，但是對(duì)我國實(shí)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品的禁運(yùn)，因此，制備和研究CVD法SiC纖維是十分必要的。
　　本文初步探索了直流加熱CVD法SiC纖維的制備工藝，制備出了含碳涂層的W芯SiC纖維，纖維直徑約100μm，碳涂層厚約2μm，纖維平均

2、抗拉強(qiáng)度為2820MPa，Weibull模數(shù)為8.5。工藝參數(shù)為:載CH3SiCl3和CH3SiHCl2的H2流量分別為1.7L/min和0.3L/min、C2H2和H2的流量分別為0.5L/min和0.2L/min、走絲電壓為2.20V、直流加熱沉積功率為1450V×313mA、水浴溫度為33℃。
　　采用SEM、Raman、EDS等手段對(duì)高性能SiC纖維橫截面的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明:CVD法SiC纖維是由W芯、W/SiC

3、界面反應(yīng)層、SiC沉積層和表面富碳涂層組成的一種復(fù)合纖維。在W芯附近，SiC晶粒比較細(xì)小，隨著沉積過程的不斷進(jìn)行，晶粒逐漸長大，結(jié)晶度不斷提高，晶體取向度也提高，沿纖維徑向向外呈輻射狀生長。SiC沉積層中含有游離C，但其只存在于SiC內(nèi)部沉積層。纖維中存在游離Si，但其結(jié)晶度并不高。纖維中的SiC主要是由β-SiC組成，且SiC晶體中存在著較多的堆垛層錯(cuò)。SiC纖維表面碳涂層是由石墨晶體和無定型碳結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。
　　研究了SiC纖維

4、的斷裂特征，纖維的斷裂屬于脆性斷裂，裂紋主要起源于W/SiC界面反應(yīng)層、表面缺陷處以及W芯內(nèi)部等。
　　使用拉曼光譜技術(shù)研究了纖維性能與殘余應(yīng)力的關(guān)系，分析表明，低性能SiC纖維的內(nèi)部應(yīng)力為壓應(yīng)力，靠近W芯的區(qū)域比靠近纖維表面區(qū)域受到的應(yīng)力要大;高性能SiC纖維的內(nèi)部應(yīng)力為張應(yīng)力，應(yīng)力隨著距W芯距離的增加而增大。
　　纖維的碳涂層表面存在著壓應(yīng)力。碳涂層表面粗糙，則受到的表面應(yīng)力往往較大，容易產(chǎn)生缺陷，會(huì)引起應(yīng)力集中導(dǎo)致纖維