【环氧板】PyC和BN界面层

为防止基体和增强体发生化学反应,非氧化物环氧板材料的界面层只能使用非氧化物。目前.研究最多的是PyC和BN界面。由于氧化物工作温度较低.PyC和BN在工作温度下和氧化物还是热化学稳定的，界面层不会与氧化物增强体或基体发生强烈反应。因此,PyC和BN也是氧化物/非氧化物和非氧化物/氧化物环氧板材料理想的界面层。
PyC界面层是典型的具有层状晶体结构的界面层材料。它在提高环氧板材料力学性能方 面具有无可比拟的优势,但PyC界面层的抗氧化性能较差。在空气中，高于400 C时,PyC便开始氧化，并随着温度升高而急剧加快。实际应用时，若存在基体的保护，PyC界面层仍可使用到较高的温度。六方BN具有与石墨类似的晶体结构，相对于PyC界面层具有较高的抗氧化性能、较高的层间结合强度、较低的电导率和介电常数。BN氧化后生成玻璃的B,O3,可填充在基体或界面层中的裂纹及界面处的间隙，阻止外界气体对增强体进-步侵蚀。因此，BN界面层可提高陶瓷基环氧板材料的抗氧化能力,并且BN的晶化程度越高，环氧板材料的抗氧化性能越强。由于六方BN具有与石墨类似的层状结构,因而BN也能提高环氧板材料韧性。但BN的层间结合强度比PyC高,故BN界面的环氧板材料强度较高，韧性较低。一般而言,PyC界面层的最佳厚度为100~300nm,BN界面层的最佳厚度为300~500nm.为提高环氧板材料的韧性和抗氧化性,还可以采用环氧板界面层。环氧板界面层可使裂纹在界面上发生多次桥接、偏转和脱黏，从而提高裂纹扩展阻力。常用的环氧板界面层有BN/PyC/ BN, BN/PyC/SiN4, SiC/PyC/SiC及BN/SiC等。若两层界面层多次重复环氧板，则可表示为 ( BN/SiC)n,n表示重复次数。
上述非氧化界面层一般采用化学气相渗透/沉积(CVI/CVD)的方法制备。通过调节沉积温度、压力和时间等参数，可实现在纳米尺度对界面层的厚度进行控制，也可以通过更换先驱体,实现不同界面层或环氧板界面层的制备。

PyC界面层通常采用碳氢化合物如甲烷(CH4)、丙烯(C3H)、乙炔(C2H2)等在高温下 (1 000 C左右)裂解来沉积。由于先驱体分子体积较小，扩散较快，因而PyC在纤维束和预制体中沉积都有良好的均匀性。沉积温度、沉积气氛沉积压力气流量等因素都对PyC界面层有着重要影响。沉积温度过高或气氛选择不合理会使界面层变得粗糙。粗糙的PyC界面层不仅不能实现界面弱结合,还会对纤维造成损伤，从而大大降低环氧板材料的性能。H可使界面层更光滑，而金属镍和氯化物则使界面层更粗糙。

BN界面层的制备过程与CVD制备BN纤维的过程类似，采用BCl3和NH3在800 ~ 1 200C,3~5 kPa压力下反应得到，一 般采用氮气作为载气。由于先驱体分子较大，因而BN在纤维束和预制体中沉积时均匀度不同，前者较为均匀。另外，沉积温度和压力升高也会降低界面层的均匀度。因此，沉积时可适当降低温度和压力,以提高BN界面层的均匀性。

环氧板界面层可采用交替沉积工艺或共沉积工艺制备。前者更容易实现，这是因为不同先驱体沉积条件有所不同，实现共沉积比较困难。