高密度3D預(yù)制體C-C復(fù)合材料的快速增密與性能研究.pdf

1、3DC/C復(fù)合材料作為一種新型的結(jié)構(gòu)、功能材料,被廣泛用于航空、航天以及其它戰(zhàn)略地位很高的領(lǐng)域。由于國(guó)外技術(shù)封鎖,加之高密度3DC/C復(fù)合材料CVI工藝制備難度大,目前國(guó)內(nèi)對(duì)于CVI工藝制備高熱解炭含量3DC/C復(fù)合材料工藝研究方面仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。本文在仔細(xì)剖析3DC/C復(fù)合材料研究現(xiàn)狀和制備難點(diǎn)基礎(chǔ)上,提出分段CVI優(yōu)化工藝,探討了高密度三維編織體“工藝一結(jié)構(gòu)一性能”的關(guān)系,并探索了一條快速制備大尺寸3DC/C復(fù)合材料的有效途徑。

2、r>　　 (1)提出多階段致密化方法,解決了高密度3D炭纖維預(yù)制體CVI工藝增密的難題,并對(duì)3D C/C復(fù)合材料致密化機(jī)理進(jìn)行了初步探討。初始密度為0.94g/cm3的高密度預(yù)制體經(jīng)250h多階段CVI工藝,沉積密度可達(dá)1.82g/cm3。
　　 (2)開(kāi)發(fā)了大尺寸高纖維含量塊體C/C復(fù)合材料快速制備技術(shù)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)和回歸設(shè)計(jì),建立了壓差I(lǐng)CVI工藝參數(shù)快速優(yōu)化體系。選擇密度和開(kāi)孔率作為等溫壓差CVI工藝制備C/C復(fù)合材料質(zhì)

3、量的判定標(biāo)準(zhǔn),獲得了密度和開(kāi)孔率的預(yù)測(cè)方程。沉積溫度990℃、碳源氣體濃度33％、總體積流量為4.5 L·min-1時(shí)可以獲得較高的綜合性能。制備的大尺寸塊體材料各個(gè)區(qū)域的密度相差僅為0.03 g/cm3,熱解炭結(jié)構(gòu)較均勻。
　　 (3)研究了熱處理工藝對(duì)3D C/C復(fù)合材料力學(xué)性能及斷裂特征的影響。致密化工藝中經(jīng)過(guò)2次溫度在2100℃的熱處理,高纖維含量的3D C/C復(fù)合材料的斷裂韌性較高,抗彎強(qiáng)度達(dá)到196.69 Mpa,斷