Как уже отмечалось выше, средняя прочность SiC-волокон достигнутая за последнее время, составляет3445МПа. Нарис. 10.7 представлена типичная гистограмма SiC-углеродных волокон, получаемых в настоящее время. Гистограмма прочности SiC - вольфрамовых волокон аналогична представленной на рис. 10.7, однако максимум прочности смещен в сторону более низких значений и находится вблизи 3273 МПа.

Прочностные свойства SiC-волокон, так же как и борных волокон, определяются в основном наличием локальных дефектов. Локальные дефекты структуры обусловлены аномалиями поверх­ности основы: поверхностными дефектами, посторонними части­цами, зернами и налипшими участками. Утолщения на поверх­ности волокон образуются в результате или локальных нарушений вязкости при формовании углеродных волокон из пеков, или на­личия частиц в пеке, или по обеим причинам одновременно. Точки налипания образуются при «склеивании» волокна (если оно недостаточно прочно и ломается при раскручивании) в паковках в процессе окисления и карбонизации при получении углеродного волокна. Эти нарушения поверхности основы образуют участки локальных напряжений на внутренней поверхности осажденного SiC даже после осаждения на поверхности основы пиролитиче - ского углерода. Так как осажденный SiC имеет всегда поликри­сталлическую структуру, образованную кристаллами больших размеров, нежели у бора, в SiC-волокнах отсутствуют участки локальной кристаллизации. Тем не менее дефекты на поверхности, полученные при обработке, вызывают повышенный ток в слоях SiC и могут легко наблюдаться. Электрические повреждения при

Осаждении SiC могут быть предотвращены введением кислорода

Ю-4 %), добавляемого в смесь Н2 — силан. Это увеличивает проводимость SiC.

Модуль упругости волокон SiC составляет 448 ГПа по сравне­нию со значением 400 ГПа для борных волокон. Так как диа­метр SiC-волокон 140 мкм, а диаметр углеродного волокна основы 33 мкм при модуле 427 ГПа, очевидно, что вклад модуля упру­гости углеродного волокна, занимающего всего 5 % объема, оказывается незначительным. Высокие значения модуля упру­гости волокон SiC становятся очевидными при сравнении с моду­лем упругости традиционных материалов: у стали — 207 ГПа и у алюминия — 69 ГПа.

Плотность SiC, полученного методом химического осаждения, составляет 3180 кг/м3. Плотность волокон из SiC толщиной 140 мкм при толщине углеродной основы 33 мкм составляет 3080 кг/м3 благодаря тому, что плотность углеродного волокна ниже плот­ности карбида кремния. Для сравнения: плотность бора, полу­ченного осаждением, составляет 2330 кг/м3, в то время как плот­ность боровольфрамового волокна толщиной 140 мкм при толщине

Вольфрамовой основы 12,5 мкм составляет 2460 кг/м3, а боро - углеродного волокна толщиной 140 мкм при диаметре основы 33 мкм р ж 2270 кг/м3 (табл. 10.1).

10.3.4. Структура и морфология SiC-волокон

Карбид кремния осаждается на вольфрамовую или углеволок - нистую основу в поликристаллической р-форме с размерами кри­сталлов большими, нежели у кристаллов бора. Рэндон и др. [36] методом рентгеноструктурного анализа показали, что раз­меры кристаллов примерно равны 275 А и могут увеличиваться при термообработке в течение 2 ч при температуре выше 1200 °С. Отмечено существование в SiC-волокнах кристаллов с размерами, превышающими 1000 А [37 ]. Кристаллы таких размеров разительно контра­стируют с кристаллами бора (размером 20 ... 30 А) в аморфном боре.

Текстура поверхности SiC-волокон как на вольфра­мовой, так и на углеволокни­стой основе очень гладкая. На рис. 10.8 показана текс­тура поверхности SiC-угле- родного волокна. SiC-воль - фрамовое волокно с шерохо­ватой поверхностью может быть . жестким, но неравно­мерность поверхностей текс­туры связана обычно с усло­виями осаждения, что при - Рис_ 10 8г морфология поверхности SiC - ВОДИТ К снижению Прочности, углеродного волокна

К преимуществам SiC-углеродных волокон (по сравнению с SiC-вольфрамовыми) относится также их способность сохранять свои свойства при высокотемпературных воздействиях. Из-за того, что углеродоволоконная основа химически инертна и не вступает во взаимодействие с SiC-оболочкой, такие волокна могут выдерживать длительное воздействие высоких температур. Это особенно важно при создании композитов с металлическими ма­трицами, когда волокна из карбида кремния должны выдерживать в течение достаточно длительного времени воздействие расплава алюминия. При использовании SiC-вольфрамовых волокон под действием высоких температур происходит диффузия углерода из оболочки SiC в вольфрамовую основу с образованием карбида вольфрама. Последнее приводит к быстрой потере прочности SiC - волокон.