CN105463403A - 一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法，特别涉及纤维表面和基片表面氮化硼涂层的制备，属于陶瓷基复合材料增韧技术领域。本发明选用同时含B、N的单一组元NH3BH3作为BN界面的先驱体，此先驱体无毒无污染，不易燃、不易爆B:N＝1：1，易于形成化学计量比的BN，保证了制备的BN具有较好的化学计量比，避免了双组元先驱体中的B、N不成比例问题，并且制备过程中没有腐蚀性气体；本发明可在反应温度为400℃～900℃低温化学气相沉积法制备，优选700～900℃以提高BN的产率，获得的沉积产物BN含量在97％以上。低温沉积可以尽量提高纤维的强度保留率，沉积后强度保留率在90％以上，高温热处理后强度保留率在70％以上。

Description

一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法，特别涉及纤维表面和基片表面氮化硼涂层的制备，属于陶瓷基复合材料韧性设计技术领域。
背景技术
陶瓷基复合材料(ceramicmatrixcomposites)由连续陶瓷纤维、陶瓷基体和由自发形成或人工制备的界面层组成。陶瓷基复合材料具备低密度、高强度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、良好的韧性等优异性能，在我国航空航天方面有重要的应用。如涡扇发动机的燃烧室、固定叶片，导弹天线罩，航天飞行器的热防护***等。
陶瓷基复合材料的韧性是研究人员们研究的重点，而增韧的关键是有个良好的纤维-基体界面。连续纤维增强陶瓷基复合材料的界面起着传递载荷，能使裂纹偏转、脱结合，从而增加韧性的作用，所以纤维基体之间要有一个适当的弱结合界面。一般为了达到这种作用有两种方法：一是采用多孔的基体，如氧化物复合材料，二是制备纤维涂层。与采用多孔基体相比，制备纤维涂层作为纤维基体的弱结合界面是非常有希望的氧化物复合材料增韧方法。在这种情况下，当基体中的裂纹传播至包覆有涂层的纤维时，裂纹可以在基体/涂层界面、涂层内部、或在涂层/纤维界面中偏转，纤维最后在远离断裂面的地方断裂，最终纤维拔出，拔出过程中纤维的摩擦消耗了一部分载荷，增加了韧性。
同时满足低模量和低剪切强度要求的界面层材料目前一般为热解碳(PyC)和氮化硼(BN)，氮化硼(BN)具有与热解炭相似的层状晶体结构，与热解炭相比，还具有较好的抗氧化性能，氧化后形成的液态B2O3能够弥合裂纹，是较好的界面相候选材料，近年来成为界面相研究的重要方面。传统的制备方法有很多缺陷，其中，聚合物转化裂解法先驱体转化率不高，且体积收缩较大，甚至使涂层开裂或在涂层内部形成气泡，因此需要经过多次的涂覆和裂解，造成纤维的粘连；硼酸－尿素法涂层质量低，同时也容易造成纤维粘连；碳热还原法纤维表面总有一部分物质作为反应物参与反应，纤维强度会不同程度地受到一定损伤。而化学气相沉积法设备简单，维护方便，灵活性强，可通过对反应室尺寸和反应气体驻留时间调节来控制涂层厚度，可以从纳米级别到微米级别。并且涂层致密、均匀，可以较好地控制涂层的密度，纯度和晶粒度。
YuCheng(ChengY，etal.BNcoatingspreparedbylowpressurechemicalvapordepositionusingborontrichloride–ammonia–hydrogen–argonmixturegases.文献)等人用BCl3-NH3-H2-Ar体系在石墨基底上用低压CVD制备了BN涂层，制备最优的温度、压力分别为1000℃，1000Pa，沉积后得到的是涡轮状的t-BN涂层，经1300℃高温热处理后得到了h-BN。另外，BF3-NH3-H2-Ar体系也用得较多，而BBr3-NH3-H2-Ar体系则较少。HaitangWu(HaitangWu,etal.DepositionofBNinterphasecoatingsfromB-trichloroborazineanditseffectsonthemechanicalpropertiesofSiC/SiCcomposites.文献)以Cl3B3N3H3为单一先驱体，在碳化硅纤维上沉积了BN涂层，研究了沉积温度、反应时间、稀释氢气流量对涂层形貌和晶型的影响，并研究了以此为界面的SiC/SiC的力学性能，发现抗弯有了提高。同时单组元先驱体如B(N(CH3)2)3，H3B-N(C2H5)3等也得到了验证。
然而传统的BX3-NH3体系在反应过程中会有腐蚀性气体的生成，生成的NH4X堵塞管路，制备温度较高，对纤维力学性能会有损伤。而单一先驱体如B(N(CH3)2)3，H3B-N(C2H5)3等含有大量甲基集团，需通入NH3消除，而且最后生成的涂层中残炭较多，Cl3B3N3H3则含有卤族元素，产物中会有腐蚀性气体存在。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法，该方法采用单一的NH3BH3作为先驱体，避免了产物中腐蚀气体的出现，无残余碳的影响，保证了化学计量比的氮化硼的生成，同时也降低了氮化硼界面的制备温度。
本发明的技术解决方案是：
一种陶瓷基复合材料氮化硼界面涂层的制备方法，步骤为：
(1)将沉积基底进行净化预处理；
(2)将净化预处理后的基底以设定倾角置于化学气相沉积炉的反应室中，NH3BH3先驱体以设定方式连接在反应室外，与反应室形成密闭的气路***；通入设定种类、流量和时间的载气充分清洗置换气路***中的空气；当反应室温度以5～20℃/min升温速率加热反应室至400℃～900℃(优选700～900℃)，温度稳定后，在反应室外以90～200℃(优选100～180℃)升华NH3BH3先驱体，升华产物通过设定种类的流量载气输送至反应室，此时升华产物开始在基底表面沉积反应，生成氮化硼；沉积过程中保持反应室压力为5Kpa-100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室程序降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的基底，沉积物的厚度为50nm-3μm；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的基底进行高温处理，处理温度：1000～1600℃，处理气氛:Ar、N2、H2或Ar/H2的混合气体，处理时间：1～5h。
所述步骤(1)中基底为基片如石墨片、硅片或蓝宝石片，还可以为陶瓷纤维如石英纤维、氧化铝纤维、硅铝酸盐纤维、碳化硅纤维、碳纤维或氮化硅纤维，还可以是上述纤维编织成的陶瓷纤维预制体；
所述步骤(1)中基底为基片时，其净化预处理方式为：将基片依次在丙酮、乙醇、异丙醇、去离子水中分别超声15-20min，然后取出用吹风机吹干；
所述步骤(1)中基底为石英纤维、氧化铝纤维、硅铝酸盐纤维或氮化硅纤维等陶瓷纤维或其纤维预制体时，其净化预处理方式为：将陶瓷纤维或陶瓷纤维预制体放入丙酮中超声清洗30～120min，然后在空气气氛中放入马弗炉，升温至400～600℃，保温2～4h，随炉冷却降至室温；
所述步骤(1)中陶瓷纤维为碳化硅纤维或碳纤维或其纤维预制体时，其净化预处理方式为：将陶瓷纤维或陶瓷纤维预制体放入丙酮中超声清洗30～120min，然后在烘箱中于100～120℃，100～120min烘干；
所述步骤(2)中设定倾角是指基片、陶瓷纤维束所组成的平面或陶瓷纤维预制体平面与载气输送方向的夹角，在沉积炉中，合适的倾角范围可以综合保证反应室内沉积温度均匀准确、沉积面积大和沉积效率高，夹角优选范围为5°-15°。
所述步骤(2)中升华方式1为：将设定质量的NH3BH3先驱体以设定长度均匀平铺在远离反应室的管路的一端，用加热带由距离反应室最远的一端逐渐匀速向靠近反应室的一端加热NH3BH3先驱体，使NH3BH3先驱体逐渐升华，并逐渐通过载气输送至反应室；
所述步骤(2)中升华方式2为：用自动送料升华器在反应室外升华，具体方式为：由自动送料器以设定速率匀速将NH3BH3先驱体输送至与其相连接的升华器的一端，随后进入容器中，同时，密闭容器由感应线圈加热，使NH3BH3先驱体升华；升华器在柱平面上有两个气体连接口，分别由管路与自动送料器和载气相连，容器上部有一个气体连接口，升华时载气和所携带先驱体由此连续的被通入反应室中；
所述的升华方式2所使用自动送料升华器的装置包括电动机、蜗杆、储箱、升华器和加热线圈；加热线圈用于给升华器加热，升华器的左侧有载气入口，升华器的右侧有一连接管，升华器的顶端有出气管路，出气管路上安装有阀门，出气管路通过气压计进行出气气体压力的测试；先驱体放置在储箱中，电动机与蜗杆的一端固定连接，蜗杆穿过储箱和升华器右侧的连接管后进入到升华器内部，蜗杆凸出升华器内侧面最多2mm，当电动机工作时带动蜗杆转动，蜗杆转动带动储箱内的先驱体进入到升华器中，升华器通过加热线圈进行加热，从而使得先驱体升华，升华的产物通过载气从出气管路输送至反应室；
所述步骤(2)中载气为Ar、N2、H2或Ar/H2的混合气体，所述步骤(2)中沉积物的沉积厚度可通过延长反应时间或增加沉积次数获得；
所述步骤(2)中程序降温是指在300℃以上保持0.2～10℃/min降温，低于300℃以1～10℃/min程序降温或自然降温。
在升华过程中存在相当质量的固态分解产物不能升华，残留下来。所以在升华方式2中，改变了传统自动送料器将先驱体送入密闭容器后直接通过通入载气将先驱体输送至反应室中的方法，而改为自动送料器将先驱体送入密闭容器后，在升华器中直接加热升华，升华产物通过载气输送至反应室中。这种方法不仅保证了气态产物的持续供应，也解决了传统自动送料器将固体直接送入反应室，固体粉末全部参与反应导致涂层表面粗糙的不足；
随着升华温度的提高(特别200℃以上)，升华产物中大颗粒粉末较多，导致沉积后纤维表面涂层较为粗糙。但是升华产物的产量会随着温度的提高而提高，从而提高沉积速率。所以，可以根据不同的需要，综合考虑效率与涂层光滑的因素选择合适的升华温度。
为了在不同的应用环境下获得需要的性能，可能需要不同的成分、结构及厚度的BN，可通过调节沉积温度、***压力、载气流量、反应时间等因素来满足不同需要。
有益效果
(1)本发明选用同时含B、N的单一组元NH3BH3作为BN界面的先驱体，此先驱体无毒无污染，不易燃、不易爆B:N＝1：1，易于形成化学计量比的BN，保证了制备的BN具有较好的化学计量比，避免了双组元先驱体中的B、N不成比例问题，并且制备过程中没有腐蚀性气体；
(2)本发明可在反应温度为400℃～900℃低温化学气相沉积法制备，优选700～900℃以提高BN的产率，获得的沉积产物BN含量在97％以上。低温沉积可以尽量提高纤维的强度保留率，沉积后强度保留率在90％以上，高温热处理后强度保留率在70％以上；
(3)本发明升华方式1中选择90-200℃的升华温度，既能保证先驱体能有效升华并且不会产生较大颗粒的升华产物，使沉积涂层致密，表面光滑均一；
(4)本发明的升华方式2不仅保证了先驱体气态产物的持续供应，也解决了传统自动送料器将固体直接送入反应室，固体粉末全部参与反应导致涂层表面粗糙的不足；
(5)本发明中基底与载气输送方向且以一定倾角进行沉积，倾角范围为5°-15°，该角度能够在综合保证反应室内沉积温度均匀准确、沉积面积大和沉积效率高；
(6)本发明的方法制备的界面涂层均一致密，界面的可设计性较好，可根据涂层的厚度、组分的需要对沉积温度、***压力、载气流量反应时间等因素进行调节，获得的涂层厚度在50nm～3μm范围内厚度可控，成分可为无定型的氮化硼(a-BN)、乱层结构氮化硼(t-BN)、结晶性良好的六方氮化硼(h-BN)以及它们的混合产物；
(7)本发明的方法制备的涂层可在硅片、石墨片、蓝宝石片等基片，石英纤维、氧化铝纤维、硅铝酸盐纤维、碳化硅纤维、碳纤维、氮化硅纤维等氧化物、非氧化物纤维和其纤维预制体上获得广泛应用；
(8)本发明的方法工艺简单，可重复性好。
附图说明
图1为本发明升华方式2所使用的由自动送料升华器结构示意图；
图2为本发明实施例1所用的化学气相沉积***结构示意图；
图3为本发明在沉积温度分别为500℃、700℃、900℃时沉积物和NH3BH3先驱体的傅里叶红外透射光谱；
图4为本发明实施例1中氧化铝纤维氮化硼涂层横截面微观形貌图；
图5为本发明实施例2中氮化硅纤维氮化硼涂层横截面微观形貌图；
图6为本发明实施例3中氧化铝纤维氮化硼涂层横截面微观形貌图；
图7为本发明实施例4中Si/SiO2片表面形貌；
图8为本发明实施例4中Si/SiO2片上氮化硼涂层傅里叶红外透射光谱；
图9为本发明实施例5中氧化铝纤维氮化硼涂层横截面微观形貌图；
图10为本发明的实施例5中所使用的沉积炉的结构示意图。
具体实施方式
现结合实施例，对本发明作进一步描述：
实施例1
一种氧化铝纤维表面氮化硼界面涂层的制备方法，步骤为：
(1)将长度为14cm，500根/束的氧化铝纤维10束，进行净化预处理，预处理过程为：首先放入丙酮中超声清洗50min，然后在空气气氛中置于马弗炉中进行加热，加热温度500℃，加热时间2h，随炉冷却降至室温，以除去氧化铝纤维表面涂胶；
(2)将步骤(1)所得到的氧化铝纤维固定在横截面为直角三角形的实心石英支架上，支架的斜面长15cm，倾角为5°，然后将实心石英支架置于水平放置的热壁CVD沉积炉中的沉积管反应室中，石英管(石英沉积管)的总长为1.2m，其正中心36cm是处于电阻管式沉积炉中，其左端凸出沉积炉最左端40cm，其右端凸出沉积炉最右端44cm，距离石英沉积管反应室的最右端5cm处水平放置长度为15cm的3.0gNH3BH3先驱体，先通入280sccm/cm2Ar清洗管路15min，之后再以10℃/min升温速率加热至900℃，温度稳定后，用加热带从NH3BH3先驱体的最右端(如图2)以100℃从右至左匀速加热先驱体，此时升华产物通过180sccm/cm2Ar气作为载气输送到沉积管的反应室中，升华产物在氧化铝纤维表面进行反应沉积，反应沉积时间为2个小时，沉积过程中沉积管反应室的压力为100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室以5℃/min的降温速率降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的氧化铝纤维，沉积物的厚度为870nm。其中，实施例1中所用的特定的化学气相沉积***示意如图2所示；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的氧化铝纤维进行高温处理，处理温度：1000℃，处理气氛:Ar气体，处理时间：2h。
上述得到的产物中涂层的横截面微观形貌图如图4所示，由图4可知，涂层均一致密，与纤维结合良好；
对上述得到的带涂层的氧化铝纤维进行拉伸强度测试，测试标准参考国军标关于碳纤维单丝拉伸性能测试标准GJB1871-1994《单根碳纤维拉伸性能试验方法》。
上述步骤(1)中进行净化预处理后的氧化铝纤维的单根纤维拉伸强度为2.75GPa；
上述步骤(2)中得到的带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.5GPa，其强度保留率为91％；
上述步骤(3)中热处理后带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.28GPa，其强度保留率为83％。
实施例2
一种氮化硅纤维氮化硼界面涂层的制备方法，步骤为：
(1)将长度为14cm，500根/束的氮化硅纤维10束，进行净化预处理，预处理过程为：首先放入丙酮中超声清洗50min，然后在空气气氛中置于马弗炉中进行加热，加热温度500℃，加热时间2h，随炉冷却降至室温，以除去氮化硅纤维表面涂胶；
(2)将步骤(1)所得到的氮化硅纤维固定在横截面为直角三角形的实心石英支架上，支架的斜面长15cm，倾角为5°，然后将实心石英支架置于水平放置的热壁CVD沉积炉中的沉积管的反应室中，沉积管的总长为1.2m，其正中心36cm是处于沉积炉中，其左端凸出沉积炉最左端40cm，其右端凸出沉积炉最右端44cm，距离沉积炉的最右端5cm处水平放置长度为15cm的0.5gNH3BH3先驱体，先通入280sccm/cm2Ar清洗管路15min，之后再以10℃/min升温速率加热至500℃，温度稳定后，用加热带从NH3BH3先驱体的最右端(如图2)以180℃从右至左匀速加热先驱体，此时升华产物通过100sccm/cm2Ar气作为载气输送到沉积管的反应室中，升华产物在氮化硅纤维表面进行反应沉积，反应沉积时间为1.5个小时，沉积过程中沉积管反应室的压力为100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室以5℃/min的降温速率降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的氮化硅纤维，沉积物的厚度为300nm；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的氮化硅纤维进行高温处理，处理温度：1200℃，处理气氛:N2气体，处理时间：2h。
上述得到的产物中涂层的横截面微观形貌图如图5所示，由图5可知，涂层均一致密，与纤维结合良好；
对上述得到的带涂层的氮化硅纤维进行拉伸强度测试，测试标准参考国军标关于碳纤维单丝拉伸性能测试标准GJB1871-1994《单根碳纤维拉伸性能试验方法》。
上述步骤(1)中进行净化预处理后的氮化硅纤维的单根纤维拉伸强度为1.85GPa；
上述步骤(2)中得到的带有涂层的氮化硅纤维预制体的单根纤维拉伸强度为1.72GPa，其强度保留率为93％；
上述步骤(3)中热处理后带有涂层的氮化硅纤维预制体的单根纤维拉伸强度为1.57GPa，其强度保留率为85％。
实施例3
一种氧化铝纤维表面氮化硼界面涂层的制备方法，步骤为：
(1)将长度为10cm，500根/束的氧化铝纤维10束，进行净化预处理，预处理过程为：首先放入丙酮中超声清洗50min，然后在空气气氛中置于马弗炉中进行加热，加热温度500℃，加热时间2h，随炉冷却降至室温，以除去氧化铝纤维表面涂胶；
(2)将步骤(1)所得到的氧化铝纤维固定在横截面为直角三角形的实心石英支架上，支架的斜面长11cm，倾角为8°，然后将实心石英支架置于水平放置的热壁CVD沉积炉中的沉积管反应室中，沉积管的总长为1.2m，其正中心36cm是处于沉积炉中，其左端凸出沉积炉最左端40cm，其右端凸出沉积炉最右端44cm，距离沉积管反应室的最右端5cm处水平放置长度为15cm的3.0gNH3BH3先驱体，先通入280sccm/cm2Ar清洗管路15min，之后再以10℃/min升温速率加热至900℃，温度稳定后，用加热带从NH3BH3先驱体的最右端(如图2)以100℃从右至左匀速加热先驱体，此时升华产物通过180sccm/cm2Ar气作为载气输送到沉积管的反应室中，升华产物在氧化铝纤维表面进行反应沉积，反应沉积时间为2个小时，沉积过程中沉积管反应室的压力为100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室以5℃/min的降温速率降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的氧化铝纤维，沉积物的厚度为970nm；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的氧化铝纤维进行高温处理，处理温度：1000℃，处理气氛:Ar气体，处理时间：2h。
上述得到的产物中涂层的横截面微观形貌图如图6所示，由图6可知，涂层均一致密，与纤维结合良好；
对上述得到的带涂层的氧化铝纤维进行拉伸强度测试，测试标准参考国军标关于碳纤维单丝拉伸性能测试标准GJB1871-1994《单根碳纤维拉伸性能试验方法》。
上述步骤(1)中进行净化预处理后的氧化铝纤维的单根纤维拉伸强度为2.76GPa；
上述步骤(2)中得到的带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.48GPa，其强度保留率为90％；
上述步骤(3)中热处理后带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.32GPa，其强度保留率为84％。
实施例4
一种Si/SiO2片表面氮化硼涂层的制备方法，步骤为：
(1)将1.5cm×2cm的Si/SiO2片进行净化预处理，预处理过程为：依次放入丙酮、乙醇、异丙醇和去离子水中各超声清洗15min，然后取出用吹风机吹干；
(2)将步骤(1)所得到的Si/SiO2片固定在横截面为直角三角形的实心石英支架上，支架的斜面长3cm，倾角为5°，然后将实心石英支架置于水平放置的热壁CVD沉积炉中的沉积管反应室中，沉积管的总长为1.2m，其正中心36cm是处于沉积炉中，其左端凸出沉积炉最左端40cm，其右端凸出沉积炉最右端44cm，距离沉积管反应室的最右端5cm处水平放置长度为15cm的0.5gNH3BH3先驱体，先通入280sccm/cm2Ar清洗管路15min，之后再以10℃/min升温速率加热至900℃，温度稳定后，用加热带从NH3BH3先驱体的最右端(如图2)以180℃从右至左匀速加热先驱体，此时升华产物通过180sccm/cm2Ar气作为载气输送到沉积管的反应室中，升华产物在Si/SiO2片表面进行反应沉积，反应沉积时间为1个小时，沉积过程中沉积管反应室的压力为100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室以5℃/min的降温速率降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的Si/SiO2片；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的Si/SiO2片进行高温处理，处理温度：1000℃，处理气氛:Ar气体，处理时间：2h。
上述得到的产物中涂层的表面形貌和FTIR图谱如图7和图8所示，由图7和图8可知，Si/SiO2片表面生成了BN涂层，涂层均一致密。
实施例5
一种氧化铝纤维表面氮化硼界面涂层的制备方法，步骤为：
(1)将长度为14cm，500根/束的氧化铝纤维10束，进行净化预处理，预处理过程为：首先放入丙酮中超声清洗50min，然后在空气气氛中置于马弗炉中进行加热，加热温度500℃，加热时间2h，随炉冷却降至室温，以除去氧化铝纤维表面涂胶；
(2)将步骤(1)所得到的氧化铝纤维固定在横截面为直角三角形的实心石英支架上，支架的斜面长15cm，倾角为5°，然后将实心石英支架置于水平放置的热壁CVD沉积炉中的沉积管反应室中，石英管(石英沉积管)的总长为1.2m，其正中心36cm是处于电阻管式沉积炉中，其左端凸出沉积炉最左端40cm，其右端凸出沉积炉最右端44cm；
先通入280sccm/cm2Ar清洗管路15min，之后再以10℃/min升温速率加热至700℃，温度稳定后，由自动送料器以设定速率匀速将NH3BH3先驱体输送至与其相连接的升华器中，如图1所示，同时，升华器由感应线圈加热，加热温度180℃，使NH3BH3先驱体升华；180sccm/cm2Ar气作为载气由升华器左侧接口进入升华器，输送升华产物由顶部出口进入反应室中，如图10所示，升华产物在氧化铝纤维表面进行反应沉积，反应沉积时间为2个小时，沉积过程中沉积管反应室的压力为100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室以5℃/min的降温速率降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的氧化铝纤维，沉积物的厚度为420nm；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的氧化铝纤维进行高温处理，处理温度：1000℃，处理气氛:Ar气体，处理时间：2h。
上述得到的涂层横截面微观形貌图如图9所示，由图9可知，涂层均一致密，与纤维结合良好；
对上述得到的带涂层的氧化铝纤维进行拉伸强度测试，测试标准参考国军标关于碳纤维单丝拉伸性能测试标准GJB1871-1994《单根碳纤维拉伸性能试验方法》。
上述步骤(1)中进行净化预处理后的氧化铝纤维的单根纤维拉伸强度为2.71GPa；
上述步骤(2)中得到的带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.49GPa，其强度保留率为92％；
上述步骤(3)中热处理后带有涂层的氧化铝纤维预制体的单根纤维拉伸强度为2.22GPa，其强度保留率为82％。
对NH3BH3先驱体以及实施例1、2、5得到的沉积物进行傅里叶红外透射测试，得到傅里叶红外透射光谱如图3所示，由图3中可以看出，硼氨烷络合物生成的沉积产物的N-H，B-H的振动峰消失，只有位于1369cm-1的B-N的伸缩振动和795cm-1的B-N的弯曲振动，说明沉积产物氮化硼。并且随温度的升高氮化硼的产率更高。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于步骤为：
(1)将沉积基底进行净化预处理；
(2)将净化预处理后的基底以设定倾角置于化学气相沉积炉的反应室中，NH3BH3先驱体以设定方式连接在反应室外，与反应室形成密闭的气路***；通入设定种类、流量和时间的载气充分清洗置换气路***中的空气；当反应室温度以5～20℃/min升温速率加热反应室至400℃～900℃，温度稳定后，在反应室外以90～200℃升华NH3BH3先驱体，升华产物通过载气输送至反应室，此时升华产物开始在基底表面沉积反应，生成氮化硼；沉积过程中保持反应室压力为5Kpa-100Kpa，沉积过程完成后，停止升华产物的输送，保持载气流通，直至反应室程序降温至室温，关闭载气，取出带有沉积物的基底，沉积物的厚度为50nm-3μm；
(3)将步骤(2)得到的带有沉积物的基底进行高温处理，得到带有氮化硼界面涂层的基底。
2.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：反应室的加热温度为700～900℃。
3.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：先驱体的升华温度为100～180℃。
4.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中基底为基片如石墨片、硅片或蓝宝石片，其净化预处理方式为：将基片依次在丙酮、乙醇、异丙醇、去离子水中分别超声15-20min，然后取出用吹风机吹干。
5.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中基底为石英纤维、氧化铝纤维、硅铝酸盐纤维或氮化硅纤维或其纤维预制体时，其净化预处理方式为：将陶瓷纤维或陶瓷纤维预制体放入丙酮中超声清洗30～120min，然后在空气气氛中放入马弗炉，升温至400～600℃，保温2～4h，随炉冷却降至室温。
6.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中陶瓷纤维为碳化硅纤维或碳纤维或其纤维预制体时，其净化预处理方式为：将陶瓷纤维或陶瓷纤维预制体放入丙酮中超声清洗30～120min，然后在烘箱中于100～120℃，100～120min烘干。
7.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中设定倾角是指基片、陶瓷纤维束所组成的平面或陶瓷纤维预制体平面与载气输送方向的夹角，夹角优选范围为5°-15°。
8.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中升华方式1为：将设定质量的NH3BH3先驱体以设定长度均匀平铺在远离反应室的管路的一端，用加热带由距离反应室最远的一端逐渐匀速向靠近反应室的一端加热NH3BH3先驱体，使NH3BH3先驱体逐渐升华，并逐渐通过载气输送至反应室。
9.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中升华方式2为：用自动送料升华器在反应室外进行升华，具体方式为：由自动送料器以设定速率匀速将NH3BH3先驱体输送至与其相连接的升华器的一端，随后进入容器中，同时，密闭容器由感应线圈加热，使NH3BH3先驱体升华；升华器在柱平面上有两个气体连接口，分别由管路与自动送料器和载气相连，容器上部有一个气体连接口，升华时载气和所携带先驱体由此连续的被通入反应室中；所述的升华方式2所使用的自动送料器包括电动机、蜗杆、储箱、升华器和加热线圈；加热线圈用于给升华器加热，升华器的左侧有载气入口，升华器的右侧有一连接管，升华器的顶端有出气管路，出气管路上安装有阀门，出气管路通过气压计进行出气气体压力的测试；先驱体放置在储箱中，电动机与蜗杆的一端固定连接，蜗杆穿过储箱和升华器右侧的连接管后进入到升华器内部，蜗杆凸出升华器内侧面最多2mm，当电动机工作时带动蜗杆转动，蜗杆转动带动储箱内的先驱体进入到升华器中，升华器通过加热线圈进行加热，从而使得先驱体升华，升华的产物通过载气从出气管路输送至反应室。
10.根据权利要求1所述的一种氮化硼界面涂层的制备方法，其特征在于：处理温度：1000～1600℃，处理气氛:Ar、N2、H2或Ar/H2的混合气体，处理时间：1～5h。
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