碳化硅涂层对碳纤维单丝拉伸性能的影响

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碳纤维因其高比强度、高比模量等优异性能，常被用作复合材料的增强体。但碳纤维与基体间存在一系列界面问题，如界面相溶性差、结合力弱等,影响了碳纤维在复合材料中性能的发挥。因此，对碳纤维进行表面处理是很有必要的。近几年，通过在碳纤维表面涂覆碳化硅涂层来改善纤维与基体界面问题的方法已有较为长足的发展，但碳化硅涂层对碳纤维拉伸性能的影响却鲜有研究。本文采用原位气固反应在碳纤维表面制得一层均匀、致密地碳化硅涂层，研究碳化硅涂层对碳纤维单丝拉伸性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴以碳纤维自身的碳为碳源，硅粉为硅源，在1450℃保温3h制得碳化硅涂层。SEM分析表明，碳化硅涂层厚度达到0.15μm时，制备的SiC涂层在碳纤维表面基本完全覆盖且紧密堆积。对沉积 SiC涂层的碳纤维单丝进行拉伸试验，发现随着碳化硅涂层厚度的增加，碳纤维单丝的拉伸强度与断裂伸长率基本保持不变，表观弹性模量整体基本增加。⑵以C3H8为碳源气体，沉积温度950℃，在碳纤维表面可得到一层均匀致密的热解碳层。SEM分析表明，沉积0.5 h热解碳层厚度可达到1μm，2 h后涂层厚度可达2μm左右。对沉积热解碳层的碳纤维单丝进行拉伸试验，发现随着热解碳涂层厚度的增加，碳纤维单丝的表观弹性模量基本不变，伸长率与拉伸强度均减小。⑶以碳纤维表面沉积的热解碳（PyC）为碳源，硅粉为硅源，1450℃保温3 h制得热解碳-碳化硅复合涂层。对涂覆PyC-SiC复合涂层的碳纤维单丝进行拉伸试验，发现PyC-SiC层厚度<1.1μm时，碳纤维单丝的拉伸强度与伸长率基本不变，表观弹性模量减小；PyC-SiC层厚度>1.1μm时，碳纤维单丝的拉伸强度减小，表观弹性模量增加，断裂伸长率基本不变。

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作者
张梅英;
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作者单位

兰州理工大学;

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授予单位兰州理工大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名季根顺;
年度 2017
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类非金属复合材料;材料结构及物理性质;
关键词
碳纤维材料; SiC涂层; 单丝拉伸; 材料里餐厅;

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