甲烷CVI工艺致密不同尺寸炭/炭复合材料实验与数值模拟研究

在温度为1 348 K,压强15 kPa和停留时间1.0 s下,以甲烷为前驱体对两种不同厚度(16 mm和26 mm)2D炭纤维布预制体进行CVI热解炭致密.经120 h致密化后,将制备得到的炭/炭复合材料进行均匀切分,并测量样品的密度分布.实验结果表明,对于不同厚度的预制体,致密化后在气体流动的外侧密度都偏高,且样品...     

温度对CLVD致密化工艺中毡基C/C复合材料性能的影响

对不同温度下化学液气相渗透工艺（CLVD）制备的C／C复合材料物理性能和力学性能变化进行了研究，揭示了温度在此工艺中的关键作用以及对材料性能的影响，在850℃－1100℃，C／C复合材料的质量增加，表观密度及总孔隙率均随时间呈线性变化；其化学反应的活化能为117．4kJ/mol，说明沉积化学反应成为控制反应机制，三点弯曲测试表明，C／C复合材料弯曲强度在此区间内随温度升高先增大后减小，弯曲模量却一直减小，这主要是材料中缺陷多少和分布均匀性以及材料微观结构变化造成的。     

C/C复合材料CVI致密化过程及影响因素研究进展

综述了C/C复合材料CvI致密化过程中,气相反应、表面反应和扩散共同作用控制热解炭沉积的特点;讨论了沉积温度、气体压力、碳源气体种类、滞留时间、预制体等因素的影响.     

炭／炭复合材料CVI致密化技术的研究与发展

详细介绍了CVI理论的建立和发展,并在此基础上,对化学气相渗透中的气相组成与显微结构变化的关系,即气相组成变化对热解炭显微结构的影响进行了全面的分析。在介绍化学气相渗透技术发展的同时对化学气相渗透技术的最新进展进行了综述,特别是详细介绍了强制流动CVI、限域变温强制流动CVI、等离子体增强等温(或热梯度)低压CVI、HCVI技术、液相气化CVI等CVI新技术近几年来的最新发展,并在文后对未来化学气相渗透技术的发展进行了展望。     

一种新型炭／炭复合材料的快速致密化工艺探

通过对化学液气相快速致密化这种新型炭／炭复合材料快速制备工艺的步研究,以PAN基炭毡为预制体,低分子液态烃为碳源前驱体,采用电磁感应加热,在900℃－1100℃温度内,3小时制备了密度为1．78g/cm^3的炭／炭复合材料。研究结果表明此工艺较传统工艺的致密化周期缩短了100倍以上,同时指出这种工艺快速致密化预制体的机制是由于预制体内存在较高温度梯度和碳源扩散过程受控于化学反应力学。     

致密化工艺对C/C复合材料性能的影响

以三种致密化工艺对2D炭布针刺预制体进行致密，得到三组C／C复合材料，对其进行力学、热学性能检测及微观结构分析，并用C／C复合材料抗热震指标对三种致密化工艺所制备试样的性能进行综合评价，考察并比较了不同致密化工艺对C／C复合材料性能的影响。结果表明，采用化学气相沉积、沥青高压浸渍炭化及树脂常压炭化工艺所制备的RLS试样具有较好的综合性能。     

炭/炭复合材料致密化工艺研究现状

综述了炭/炭复合材料制备过程中所采用致密化工艺的研究现状,详细分析了液相浸渍和化学气相渗积(CVI)的工艺原理。液相浸渍工艺需要进行多次反复浸渍,较为繁杂;等温CVI工艺简单、产品性能稳定,但制备周期长、效率较低。在此基础上发展了强制流动热梯度CVI、感应加热梯度快速致密化技术、等离子体增强CVI、直热式化学气相渗积法(HCVI)等工艺,本文同时对这些工艺的原理及优缺点进行了阐述。     

载气条件对C/C复合材料CVI致密化效率及性能的影响研究

以天然气为碳源前驱体、N₂作为载气,采用等温、等压化学气相渗透(CVI)工艺,对初始密度为0.42g/cm³的预制体针刺毡进行致密得到C/C复合材料,本文研究了载气条件对C/C复合材料的致密化效率、微观结构及性能的影响。研究结果表明,沉积温度1050℃、沉积压力4KPa条件下,沉积120h后送N₂(天然气与N₂的比例为5∶1),300h致密化后C/C复合材料的密度可达到1.46g/cm³,表观和内层的密度差异仅为0.07g/cm³;复合材料表面可看到明显的预制体孔隙,未出现结壳情况;弯曲强度可达到107.8MPa,断口形貌以假塑性断裂为主,纤维与热解碳之间结合良好;在1000℃下垂直纤维方向的最大热膨胀系数仅为0.925×10^-6/℃,说明复合材料具有优异的热力学性能。     

致密工艺对C/C复合材料摩擦性能的影响

采用针刺全炭纤维网胎无纬布整体结构预制体为骨架，经化学气相沉积（CVD）、树脂浸溃（RD固化致密及炭化、石墨化制得C／C复合材料。研究了粗糙层（RL）和树脂炭（RC）对摩擦性能的影响。结果表明，RL结构的C／C复合材料的摩擦性能较好，稳定性较高，是用作飞机刹车材料的前提；采用CVD＋RI制备且石墨化后的C／C复合材料具有优良的摩擦磨损特性；CVD试样的密度较低时，摩擦系数较高，但磨损较大，较难形成完整的摩擦膜。     

炭/炭复合材料CVI致密化影响因素的研究

致密化工艺是C/C复合材料制备的关键,其直接决定材料的性能。重点综述了CVI工艺因素如滞留时间、气体分压、沉积温度和时间对致密化的影响,简要介绍了从传统CVI法发展起来的改进的CVI法、预制体结构对致密化的影响。对上述致密化影响因素进行评述的同时,提出了目前这种通过改善工艺参数来提高致密化效果的方法所存在的问题,指出了未来应重点努力的方向。     

炭/炭复合材料致密化工艺研究进展

炭／炭（C／C）复合材料作为高温高强的新材料，在航空航天等高科技领域具有重要地位。本文对C／C复合材料的主要制备工序作了简单评述，重点分析比较了各种致密化工艺方法的优缺点，最后对C／C复合材料在各民用领域的应用趋向作了乐观展望。     

C／C复合材料的工程化致密技术进展

20世纪90年代以来,世界各国均致力于开发C／C复合材料的工程化致密技术,以达到降低成本,拓展民用领域的目的。经过20多年的艰辛攻关,在快速化学气相渗透和新型液相浸渍炭化致密技术方面取得了长足的进步,为拓展C／C复合材料在民用领域的应用,奠定了良好的基础。     

C/C复合材料正压CVI工艺的实验探索

研究了沉积温度、反应气浓度等因素对沉积过程的影响,并对所得试样的微观组织结构及其内部孔隙的分布规律进行了分析。研究表明,当沉积温度低于900℃时,可以避免或减少沉积过程中炭黑的生成,在该前提下,正压CVI工艺可在较短时间内制备出具有合理微观组织结构的C／C复合材料制作,因此提高了反应气体的利用率,正压CVI工艺是一种低成本的C／C复合材料制备工艺。     

热梯度CVI制备炭/炭复合材料及其研究进展

按预制件内部的温度分布不同，可以认为，均热法及热梯度法是化学气相沉积制备炭／炭复合材料的两种基本工艺。对于圆筒或圆盘形工件，热梯度CVI具有增密快，炭的有效利用率高，可实现工业规模化生产的优点，是一种很有前景的CVI工艺。本文介绍了热梯度CVI制备炭／炭复合材料的工艺原理、工艺特点及其最新研究进展。     

Atomic oxygen damage behavior of TaC coating-modified C/C composite

Groups of carbon/carbon (C/C) and tantalum carbide (TaC)-coated C/C composite specimens were studied under exposure to atomic oxygen (AO). Low earth orbit ground-based simulator was employed. Degradation mechanisms were investigated by scanning electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and energy dispersive spectrometry. The results indicated that compared to C/C composite, TaC-coated C/C composite exhibited improvements in resistance properties against AO flux, such as 16.7% better strength retention ratio and 57% less mass ablation than non-coated C/C after 40 h of AO exposure. Moreover, AO preferentially consumed tantalum (Ta) atoms than carbon atoms of TaC_x till atomic ratio was in the same proportion. Production of swollen tantalum oxide and crack healing components were obtained under the oxidation effect of high-speed AO. Swelling textures due to exposure were developed following an apical dominance growth behavior. The damage mechanisms of AO on TaC-coated C/C were revealed as chemical reaction first followed by mechanical effect.     

In situ growth of SiC wires on CVI densification of SiC foam

Silicon carbide (SiC) foam prepared by polymer infiltration and pyrolysis (PIP) process was further densified with β-SiC by chemical vapor infiltration (CVI) technique. Scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy images confirmed the presence of highly entangled and branched in situ grown SiC wires of uniform diameter (∼500 nm) over the struts of open-cell SiC foam. A uniform rate increase in diameter from nanometer to micron range (∼11 μm) was observed with an increase in the CVI reaction period. X-ray diffraction results showed the formation of highly crystalline β-SiC structure along the <111> direction with stacking faults. The formation of SiC wires was explained by the vapor–liquid–solid mechanism and evenness of the surface and uniform growth rate of SiC confirmed the homogeneous concentration of gaseous species during CVI reaction. The compressive strength increased with relative density, with maximum values of 5.5 ± 1.26 MPa for ultimate SiC foam (ρ = 400 kg/m³) prepared by hybrid PIP/CVI technique. The thermo-oxidative stability of the resultant foam was evaluated up to 1650°C under air and shows excellent thermal stability compared to SiC foam prepared by PIP route. The densified SiC foam can find potential applications in the field of hot gas filters, catalyst supports, microwave absorption properties, and heat insulation for high-temperature applications.     

Studies on the preparation of C/SiC composite as a catalyst support by CVI in a fluidized bed reactor

In this research, in order to improve the mechanical strength and oxidation resistance of a catalyst support, we studied the formation of SiC layer on the pore surfaces of activated carbons by permeating and depositing SiC from a reaction between hydrogen and dichlorodimethylsilane (DDS). The porous structure should be kept during deposition. A fluidized bed reactor and activated carbons of size of 20-40 mesh were used. By studying characteristics of deposits under various deposition conditions, we confirmed that the best conditions of manufacturing catalyst support are a lower pressure and a lower concentration. In this work, at the conditions of 5 torr of total pressure and 3% of DDS concentration, during the 10 hr processing time, deposition occurred on the pore walls before plugging pores. The results from the mathematical modeling were compared with the experimental results.     

CVI法制备SiCp/SiC复合材料的微结构与性能研究

本文对用CVI法制备的SiCp/SiC复合材料的微结构与性能进行了研究.通过造粒使颗粒成为类似纤维束的均匀团聚体,通过预制成型使颗粒成为类似纤维预制体的坯体后进行化学气相渗透(CVI).由这种工艺制备的复合材料弯曲强度达到163MPa;成分包括α-SiC、6HSiC及石墨化的碳.它具有适当弱界面层增韧和非均匀复合效应等增韧途径.     

纳米镍／炭复合材料的制备研究

采用阳离子交换树脂作为炭载体的前驱体,经过镍离子交换,再经热解后制备了一种纳米镍／炭（n—Ni／C）复合材料。以XRD、SEM、TEM、EDS为主要分析手段研究了热解条件对纳米镍在n—Ni／C复合材料中的形貌、大小和分布情况的影响。结果表明：通过热解条件可以控制n—Ni／C复合材料中纳米镍的粒径;TEM和SEM—EDS观察表明热解所得n—Ni／C复合材料中的纳米镍颗粒大小均匀、分散性好。差热分析（DTA）研究结果表明加入n-Ni／C可增加高氯酸铵（AP）的表观放热量,降低AP的高温分解峰,最大可达95℃。