B<,4>C包覆W芯SiC纤维的制备工艺研究

来源 :大连交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongqiangcumt
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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﹥0.055m/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,H2流量0.9L/min,CH4流量0.3L/min,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30~40MPa,时间3~4h时,制备了B4C包覆的W芯SiC纤维增强TiAl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。
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