碳化硅涂層對(duì)碳纖維單絲拉伸性能的影響.pdf

1、碳纖維因其高比強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)異性能，常被用作復(fù)合材料的增強(qiáng)體。但碳纖維與基體間存在一系列界面問題，如界面相溶性差、結(jié)合力弱等,影響了碳纖維在復(fù)合材料中性能的發(fā)揮。因此，對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理是很有必要的。近幾年，通過(guò)在碳纖維表面涂覆碳化硅涂層來(lái)改善纖維與基體界面問題的方法已有較為長(zhǎng)足的發(fā)展，但碳化硅涂層對(duì)碳纖維拉伸性能的影響卻鮮有研究。本文采用原位氣固反應(yīng)在碳纖維表面制得一層均勻、致密地碳化硅涂層，研究碳化硅涂層對(duì)碳纖維單絲拉伸性能的

2、影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以碳纖維自身的碳為碳源，硅粉為硅源，在1450℃保溫3h制得碳化硅涂層。SEM分析表明，碳化硅涂層厚度達(dá)到0.15μm時(shí)，制備的SiC涂層在碳纖維表面基本完全覆蓋且緊密堆積。對(duì)沉積 SiC涂層的碳纖維單絲進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著碳化硅涂層厚度的增加，碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率基本保持不變，表觀彈性模量整體基本增加。⑵以C3H8為碳源氣體，沉積溫度950℃，在碳纖維表面可得到一層均勻致密的熱解碳

3、層。SEM分析表明，沉積0.5 h熱解碳層厚度可達(dá)到1μm，2 h后涂層厚度可達(dá)2μm左右。對(duì)沉積熱解碳層的碳纖維單絲進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著熱解碳涂層厚度的增加，碳纖維單絲的表觀彈性模量基本不變，伸長(zhǎng)率與拉伸強(qiáng)度均減小。⑶以碳纖維表面沉積的熱解碳（PyC）為碳源，硅粉為硅源，1450℃保溫3 h制得熱解碳-碳化硅復(fù)合涂層。對(duì)涂覆PyC-SiC復(fù)合涂層的碳纖維單絲進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PyC-SiC層厚度<1.1μm時(shí)，碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度與