第31卷：第11期 2011年11月
光谱学，
与光谱分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
CVD-SiC纤维的拉曼光谱研究
刘
斌，杨延清，，罗
贤，黄斌
西北工业大学凝因技术国家重点实验室，陕西西安
710072
Vol.31,No.11-pp2956-2960
Novembcr,2011
摘要采用激光拉受光谱对单根CVD-SiC纤维进行了研究，并与SiC/Ti-6AI-4V复合材料中SiC纤维的拉受光谱进行对比分析。发现SiC纤维的第一沉积层的TO峰峰形尖锐，表明SC品粒较大，第二沉积层的品粒较小，在二个沉积层中分别检测到碳和硅的拉受峰。在复合材料中，SC纤维的TO峰向高波数偏移，
过计算得到复合材料中纤维的热残余应力平均值为318MPa，第一沉积层所受平均应力为436MPa，远高于第二沉积层。
关键词
SiC纤维；伙基复合材料；拉变光谱；热残余应力
中图分类号：TQ343.6
言引
文献标识码：A
DOl;10.3964/j.issn.10000593(2011)11-2956-05
实验部分
SiC纤维增强Ti基复合材料(SiC/Ti)在航穿航天领域有重要应用前录，SiC/TI基复合材料的性能与SiC纤维的成分、结构、残余应力等因素密切相关。对SiC的表征通常采用扫描电镜、透射电镜等[2]，可以得到SiC纤维的成分和组织结构的信息。近年来，激光拉受光谱仪的广泛应用，为SiC纤维的研究提供了一个有力的工具，Kim等31用拉受光谱仪研究了SiC纤维中Si的存在形式。利用拉整光谱不仅可以快速得到材料的组织结构，还能获得物相的相对含量、晶粒的结品度以及材料中的应力状态(45)。众所周知，在复合材料的制备过程中，由于SiC纤维与钛合金基体的热膨胀系数(CTE)的差异，导致了材料由高溢冷却至室温时，不可避免的产生热残余应力，弄清楚热残余应力的分布及大小对 SiCG/Ti基复合材料的应用至关重要，这方面的研究多采用计算机有限元模拟的方法67)，X射线街射4或中子衍射"仅能测到试样的平均应力，无法得到其应力分布，因面模拟计算结果无法得到实验的验证。本文对单根SiC纤维以及SiC/Ti-6.AI-4V复合材料中的SiC纤维进行激光拉受光谱研究，以期得到本课题组制备的SiC纤维的结构、成分以及热线余应力分布，
收稿日期：2010-08-31，修订日期：2010-11-22
1.1
实验样品制备
SiC纤维由化学气相沉积法(CVD)在钨芯上沉积SiC得
到，钨芯直径10μm，SiC的沉积在二个沉积室中进行，分别称为第一和第二沉积层，SiC的总斥度约50μm。SiC纤维的杨氏模量为405GPa，泊松比为0.17。SiC/Ti-6AI-4V复合材料采用箔/纤维/箱法真空热压制成，其中Ti-6A1-4V箱材厚度60μm，热压温度为925C，压力为75MPa，时间为1 h
1.2
实验仪器及方法
拉变光谱研究采用英国Renishaw的inViaReflex型显
微共案焦激光拉变光谱仪进行。在实验前，用单品S做仪器的状态检测，测得Si的拉受频移为520cm-1，可知仪器状态良好。样品经过抛光处理后，置于X-Y白动平台上，在Leica 显微镜下选取实验区域。实验在室温下进行，选用Ar+单色激光器作为入射光源，激光波长514nm，功率5mW，沿Z 轴负向照射样品，样品表面平行于X-Y平面，偏报方向平行于y轴，如图1所示，调好焦距，激光光束可聚焦到1μm。激光与样品相互作用后，沿Z轴正向的散射光进人主机的光路系统，经过共焦模式和光栅分光，再由CCD接收信号并传到电脑上，对纤维及复合材料中的纤维均采用线打模式，扫
基金项目：国家白然科学基金项月（50871086，51071122），航空基金项目（2009ZF53062)，中国博士后科学基金项日(20090451393)和凝固
技术国家重点实验室自选课题基金项目(KP200906)资助
作者简介：对欢，1986年生，西北工业大学蒙固技术国家重点实验室硕士研究生
*通讯联系人
万方数据
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