化学气相沉积法制备钨芯sic纤维

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1、摘要化学气相沉秋(CVD)制备的SiC纤维具有的高比强、高比模、耐腐蚀等特点，用SiC纤维增强的复合材料具有优异的性能。国际上已有商品化的CVD—SiC纤维产品，但由于有很强的军事应用背景，对我国严格禁运。国内在SiC纤维的研究和应用上还处于初级阶段，所以开展对CVD—SiC纤维的研究很有必要。本文在分析两种不同类型CVD法制备钨芯SiC纤维反应器的基础上，设计了一种制备CVD．SiC纤维的冷壁沉积装置。装置中用镓铟锌合金取代水银密封沉积室的反应气体，既能达到满意的密封效果，也能降低有害的挥发物，减少了水银因导电

2、率不足引起的打弧现象。以579m钨丝和13．5rtm钨丝为基底制各CVD—SiC纤维时，SiC的沉积速率和致密度均随温度的升高而增加，温度过商时会在钨丝上形成瘤状、疏松的沉积产物。较低温度下沉积时，反应速率随混合气体中MTS含量的增大而减小，总沉积速率受表面反应控制：在较高温度下，反应速率随混合气体中MTS含量的增大丽增大，总沉积速率受质量传输控制。采用正交实验优化制各CVD—SiC纤维参数，在本实验条件下较好的工艺条件为：温度为1570K、沉积时间为5分钟、氯气流量为450ml／rain及氮气流量为100ml／

3、min。各参数对沉积速率影响的主次顺序为：沉积温度、沉积时间、氢气流量、氨气流量。室温FCVD—SiC纤维的强度分布服从Weibull分布，weibuil模数随拉伸试样标距的增大而减小。CVD—SiC纤维的强度与其微观形貌有密切关系，较高强度纤维的表面较为平整光滑，钨丝与碳化硅沉积层之间结合较好；丽低强度纤维的袭面存在瘤状物，碳化硅沉积层与钨丝之问结合较差。纤维中除含有Si、C元素以外，还有氧、铝、钙等其它异质元素，这些元素会导致纤维中产生缺陷，提高原料的纯度和增加反应器的密封性可减少这些有害元素。关键词：化学气

4、相沉积，钨芯SiC纤维，反应器，纤维强度，Weibull模数AbstractBecauseofCVD—SiCfibers’highstrength，highmodulus，towdensityandrefractoryproperties，compositesreinforcedbyithaveexcellentperformance．TherehavebeencommercialavailableCVD-SiCfiberproductions．duetoitsmilitaryandaerospaceapplic

5、ationbackground；CVD—SiCfiberproductsareanembargoonourcountry．Developmentandapplicantofitisintheinfancyindomestic，SOitisnecessarytolaunchpreparationresearch．Onthebasisofcomparingtwodifferentkindsofthemicalvapordepositionequipments，anewSiCfiberpreparationappara

6、tuswassetup．tnthenewapparatusmercurywassubstitutedbycadmium／indium／zincliquidalloytosealreactantgasinthereactor，cadmium／indium／zincliquidalloynotonlyplaystheroleofsealant，butalsoreducesthepoisonousvolatileandarcingappearancecausedbylowconductancebetweenmercur

7、yandSiC．Whentungstenwirewithdiameters571．Lmand13．51．tmwereusedassubstratetoprepareCVD—SiCfiber，bothdepositionrateandtightnessofSiCraisewithtemperature．However，tubercularandloosedepositionwouldbeformedatovertemperature，Depositionratedecreaseswithmolefractionof

8、MTSrisinginmixedgasatlowertemperature，wholereactioniscontrolledbysurfacereaction；onthecontrary，depositionrateraisewithmolefractionofMTSrisinginmixedgasathighertemperature，wholereactionisc