文档介绍：第九章含硼纤维
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主要内容
第一节硼纤维
第二节氮化硼纤维
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第一节硼纤维
硼纤维其本质来说是一种脆性材料。它的原子序数为5,,熔点在2000℃以上,属半导体材料,其硬度仅次于金刚石,很难直接制成纤维状。
一般是通过在超细的芯材(载体)上化学气相沉积硼来获得表层为硼、含有异质芯材的复合纤维。
硼纤维(BF)是高强度和高模量的无机纤维。芯材通常选用钨丝或碳丝,也可用涂碳或涂钨的石英纤维。
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第一节硼纤维
美国于1956年最早制成硼纤维样品。
1961年美国提出硼纤维研制课题。
1963年,制成了可用于复合材料的硼纤维。
1964年,改进了镀层设备,加强了自动化,并在当年生产出454kg硼纤维,其平均强度为206~245MPa。
1966年在航天工业上获得应用。
我国自20世纪70年代初开始实验室研究,在国家高技术研究计划资助下,目前的研究水平与国际研究水平已比较接近。
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硼纤维是应航空航天领域对材料日益严苛的要求而发展起来的。
最早应用于高级复合材料的增强体,比玻璃纤维的弹性模量约高5~7倍,且拉伸强度和压缩强度也高,不仅可以以纤维形式使用,且可以作为环氧树脂、铝和钛的增强体。
第一节硼纤维
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一、硼纤维的制备
第一节硼纤维
1、卤化法
将BCl3和H2加热到1000℃以上,硼还原到钨丝或其他纤维状芯材上制得的连续单丝,~50μm。该方法工艺成熟,制得的硼纤维性能高,成本也高(钨丝价格贵,沉积温度高)。
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一、硼纤维的制备
第一节硼纤维
1、卤化法
(1)卤化物制备钨芯BF的工艺工程
用作芯材的钨丝现在NaOH中用电化学方法进行表面清洗及减小直径处理,控制直径约为13μm,然后进入清洗室清除表面存在的氧化物等,将其放入温度为1120~1200℃的第一沉积室,使氢和三***化硼混合物按下式反应: 2BCl3+3H2 = 2B+6HCl
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一、硼纤维的制备
第一节硼纤维
1、卤化法
(1)卤化物制备钨芯BF的工艺工程
反应产物硼即沉积在钨丝上并向钨丝中扩散,与钨发生固态反应形成WB4、δ-WB等硼化物。此阶段仅有少量硼沉积。此后将钨丝放入第二沉积室,温度控制在1200~1300℃,硼的沉积速度加快,最后制得硼纤维。
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一、硼纤维的制备
第一节硼纤维
1、卤化法
(1)卤化物制备钨芯BF的工艺工程
为避免硼纤维增强金属时发生不良的界面反应,通常在纤维表面覆以涂层,因此在第二沉积室后设有涂覆室,通入H2、BCl3及CH4,反应生成的碳化硼沉积于纤维表面。反应式如下:
4BCl3+4H2 + CH4 = B4C+12HCl
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一、硼纤维的制备
第一节硼纤维
1、卤化法
(2)卤化物制备碳芯BF的工艺工程
制造硼-碳芯纤维是将清洗室改为裂解石墨室,直径为33μm的煤沥青纤维通过裂解石墨室,在碳纤维上涂一层裂解石墨,然后进入硼沉积室碳纤维表面沉积硼。制备碳芯硼纤维时,反应室温度高于制备钨丝硼纤维,沉积速率提高40%,使碳芯硼纤维成本降低。
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