SiC纤维表面SiO2涂层的制备及性能研究

摘要

CVD法制备的SiC纤维具有抗氧化、高强度、耐腐蚀、耐高温等优点，是增强Ti基体较为理想的材料，具有广阔的应用前景。但由于SiC纤维在与Ti基体热压形成金属基复合材料过程中，会引起纤维与基体发生过度界面反应，限制了SiC纤维与其它金属复合材料的发展与应用。因此，在SiC纤维表面涂敷保护层以降低纤维与Ti基体间的界面反应有着十分重大的意义。
　　本论文采用溶胶-凝胶法，通过优化溶胶的配置，纤维提拉过程和干燥烧结等工艺过程，在SiC纤维表面涂覆SiO2涂层;采用磁控溅射法分别在涂覆一层和四层SiO2涂层的SiC纤维上制备SiC(SiO2)/Ti22Al26Nb复合材料先驱丝。应用TG-DSC、SEM、EDS等检测手段对SiC纤维表面SiO2涂层的结构、形貌进行表征和分析，并对其耐高温性能和力学性能的影响加以研究。
　　实验结果表明，在最适的涂膜条件下，SiC纤维表面制备出均匀的无裂纹的SiO2涂层。涂覆SiO2的SiC纤维，经过800℃真空烧结后涂层仍然存在、均匀无裂纹，拉伸性能略有降低。
　　通过SEM、EDS观察，在涂覆一层和四层SiO2的SiC纤维上分别溅射Ti22Al26Nb基体后，在SiC纤维与Ti基体之间仍然存在SiO2涂层，涂层厚度分别为155 nm和444 nm，反应层内厚度分别为0.5μm左右和0.3μm左右。反应层的化学组成为TiSi和TiSi2。在SiC纤维表面涂覆四层的比涂覆一层SiO2涂层的更能起到保护作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 SiC纤维概述

1．1．1 SiC纤维的性质

1．1．2 SiC纤维的应用

1．2 无机涂层的研究进展

1．2．1 无机涂层材料的概述

1．2．2 无机涂层制备技术

1．2．3 SiO2溶胶制备工艺

1．3 SiC纤维表面的SiO2涂层的研究进展

1．4 SiC纤维增强Ti基复合材料的研究进展

1．4．1 SiC／Ti基复合材料概述

1．4．2 SiC／Ti基复合材料的性能

1．4．3 SiC／Ti基复合材料的界面研究

1．5 选题意义及研究内容

第2章 SiC纤维表面SiO2涂层的制备与性能

2．1 实验的主要药品与设备

2．2 实验部分

2．2．1 SiC／SiO2复合材料的合成

2．2．2 SiC／SiO2纤维的结构表征

2．2．3 SiC／SiO2纤维拉伸性能的测定

2．3 结果与讨论

2．3．1 SiC纤维的结构与性能

2．3．2 SiO2溶胶的结构与性能

2．3．3 SiC纤维表面SiO2涂层制备工艺研究

2．3．4 SiC／SiO2纤维丝的性能

2．4 小结

第3章 SiC(SiO2)／Ti基复合材料的制备及界面分析

3．1 实验的主要药品与仪器设备

3．2 实验方法

3．2．1 SiC(SiO2)／Ti基复合材料的制备

3．2．2 真空热压实验

3．2．3 样品的预处理

3．2．4 材料的结构表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 SiC／Ti基复合材料的表面形貌

3．3．2 SiC(单层SiO2)／Ti基复合材料的表面形貌及界面分析

3．3．3 SiC(4SiO2)／Ti基复合材料的表面形貌及界面分析

3．4 小结

第4章 结论

参考文献

致谢