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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明一种陶瓷复合材料琴弓弓杆、制备方法及应用，属于弦乐器材领域；琴弓弓杆包括碳纤维或陶瓷纤维空杆，及依次沉积于其表面的界面层和陶瓷基体。制备方法包括以下步骤：先设计并制备具弓杆内型模具，然后在弓杆内型模具上制备纤维编织体，再依次沉积界面层和陶瓷基体，加工至设计尺寸后，得到陶瓷复合材料琴弓弓杆。本发明制备的弓杆可显著提升琴弓的弹性和振动传递速度，使琴弓对振动的反馈更迅速、更清晰；同时可有效解决琴弓在复杂温湿度环境下张力不稳定、长时间使用后性能和尺寸变化等问题；此外，提升了琴弓的环境适应性和使用寿命。

主权项：1.一种陶瓷复合材料琴弓弓杆，其特征在于:包括碳纤维或陶瓷纤维空杆，及依次沉积于其表面的界面层和陶瓷基体；所述陶瓷复合材料琴弓弓杆的制备方法具体步骤如下：步骤1：弓杆内型模型建立；步骤2：内型模具加工；采用石墨纸、芳纶纸、硫酸纸或天然木材作为模具材料，按照弓杆内型几何型面加工出弓杆内型模具；步骤3：编织体制备；以碳纤维或陶瓷纤维中的一种或几种作为原材料，在弓杆内型模具周面上编织出弓杆编织体；步骤4：界面层制备；将带有弓杆内型模具的弓杆编织体放置在化学气相沉积炉内，在弓杆编织体表面制备界面层；所述界面层为热解碳时，制备工艺为：沉积压力为50-1000Pa，沉积温度为900-1050℃，沉积时间为5-9h，沉积气体为丙烯和氢气的混合气体，沉积完成后，再在真空条件下，于1750-2250℃热处理5-20h；其中，丙烯和氢气的流量比为1:1-5；循环执行3-6次；所述界面层为氮化硼时，制备工艺为：沉积压力为100-8000Pa，沉积温度为850-1050℃，沉积时间为10-20h，沉积气体为氩气、氢气、氨气和三氯化硼的混合气体；其中，氩气、氢气、氨气和三氯化硼的流量比为1:1-3:2-8:2-8；循环执行2-4次；步骤5：陶瓷基体制备；将完成界面层制备的弓杆编织体放置在化学气相沉积炉内，在弓杆编织体表面制备陶瓷基体；陶瓷基体为碳化硅时，制备工艺为：于压力为200-5000Pa条件下，升温至900-1200℃，保温1-2h后，通入三氯甲基硅烷、氢气和氩气的混合气体，三氯甲基硅烷、氢气和氩气的流量比为1:5-15:15-25，沉积15-28h后，继续保温1-2h，降温至室温；循环执行12-18次。陶瓷基体为氮化硅时，制备工艺为：于压力为200-5000Pa条件下，升温至700-1200℃，保温1-2h后，氢气、氩气、三氯甲基硅烷和氨气的混合气体，氢气、氩气、三氯甲基硅烷和氨气的流量比为1:1:5-50:5-50，沉积10-25h后，继续保温1-2h，降温至室温；循环执行4-8次；步骤6：加工；采用机械加工和打磨的方式，将制备完陶瓷基体的弓杆内部剩余的模具残渣去除，并将外型面和与弓毛箱连接处的长槽加工至设计尺寸；所述编织体原材料为碳纤维时，编织布的经向与琴弓中轴线的夹角为0～20°；所述编织体原材料为陶瓷纤维时，编织布的经向与琴弓中轴线的夹角为30～45°。

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