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由于SiC陶瓷纤维具有高强度,高比刚度,耐腐蚀性等特点而广泛应用于高技术领域。采用CVD法制备SiC纤维,国际上已有商品化的产品,但由于这些产品有很强的军事背景,对我国实行禁运。而在我国,CVD法SiC纤维的研究还处于起步阶段,虽然已经有一些成品,但在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。 由于本实验采用了射频加热技术来制备SiC纤维,实现无接触加热,减少了环境对纤维的污染,同时由于加热区温度均匀可调,保证了气相沉积的效率和SiC纤维的质量,是一种比较理想的连续SiC纤维的制备方法。 CVD-SiC的制取是以14μm钨丝为基底在高频加热装置上进行的。结果表明,SiC的沉积速率和致密度随着温度的升高而增大,但是温度过高时,晶粒生长速度过快,易造成晶粒粗大而不均匀,会使得纤维表面粗糙,抗拉强度下降。 采用正交实验,优化参数为:沉积电流(即沉积温度):6.5A;走丝电压(即沉积时间):2V;氩气流量:1.7ml/min;三烷/二烷摩尔比:2:1;氢气流量:1.7ml/min。各实验参数对纤维拉伸强度的影响的主次顺序依次为:沉积温度、沉积时间、氩气流量、三烷/二烷摩尔比、氢气流量和实验误差。 观察了SiC纤维的表面微观形貌,初步不仅分析了各工艺参数对纤维的力学性能以及表面形貌的的影响,还分析了纤维的表面形貌和力学性能之间的关系。实验表明,SiC纤维的强度与纤维表面的光滑性、晶粒大小等表面微观形貌有着密切的关系。 纤维中不仅含有Si、C元素,还有一些杂质也沉积下来,使得SiC纤维的结构缺陷增多,而正是这些缺陷造成各种各样的纤维断口断裂特征,使纤维的强度降低。提高原料的纯度和增加反应器的密封性可以减少这些有害元素。