天然氣-氫氣等溫CVI法制備C-C復(fù)合材料的工藝研究.pdf

1、C/C復(fù)合材料作為一種性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料，廣泛應(yīng)用于航空航天和國防軍事領(lǐng)域。在眾多制備工藝中，等溫化學(xué)氣相滲透法(ICVI)是目前應(yīng)用最廣泛的制備C/C復(fù)合材料的工藝，如何通過調(diào)控ICVI的工藝參數(shù)，制備高密度、密度分布均勻以及顯微結(jié)構(gòu)可控的C/C復(fù)合材料一直都是相關(guān)研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)。本文在前人實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，采用天然氣和氫氣的混合氣體作為前驅(qū)氣體，制備不同厚度的C/C復(fù)合材料，研究了反應(yīng)氣體壓力和溫度對C/C復(fù)合材料致密化程度和顯微

2、結(jié)構(gòu)的影響，通過改變工藝參數(shù)獲取適合于制備不同厚度C/C復(fù)合材料的工藝參數(shù)。得到的主要結(jié)論如下:
　　(1)在沉積溫度為1120℃條件下，通過在8～20kPa范圍內(nèi)改變氣氛壓力制備C/C復(fù)合材料，研究氣氛壓力對C/C復(fù)合材料增密速率和熱解炭顯微結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明C/C復(fù)合材料密度隨反應(yīng)氣體壓力的升高而增加，較高的氣氛壓力條件有利于獲得粗糙層熱解炭。
　　(2)采用等溫CVI工藝，在溫度為1120℃，氣氛壓力為20kPa的條

3、件下，能夠在70h內(nèi)將厚度為10mm,密度為0.4g/cm3的炭纖維預(yù)制體增密到1.85g/cm3，且最終得到的C/C復(fù)合材料基體幾乎全部由粗糙層熱解炭組成。
　　(3)采用等溫CVI工藝，在溫度為1120℃，反應(yīng)氣體壓力為20kPa的條件下，增密厚度為30mm，密度為0.3g/cm3的炭纖維預(yù)制體135h，得到的C/C復(fù)合材料平均密度約為1.71g/cm3，但在材料的厚度方向上出現(xiàn)了明顯的密度梯度，材料外側(cè)密度大于內(nèi)部密度。