| ICVI工艺参数对碳/碳复合材料快速均匀致密化的影响 |
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| 引用本文： | 王梦千,贾林涛,刘瑶瑶,茅思佳,朱界,李爱军,彭雨晴,李照谦.ICVI工艺参数对碳/碳复合材料快速均匀致密化的影响[J].材料科学与工艺,2021,29(4):25-32. |
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| 作者姓名： | 王梦千 贾林涛 刘瑶瑶 茅思佳 朱界 李爱军 彭雨晴 李照谦 |
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| 作者单位： | 上海大学材料科学与工程学院材料研究所,上海200444;上海大学材料科学与工程学院材料研究所,上海200444;上海大学绍兴研究院,浙江绍兴312000;上海航天设备制造厂,上海201100 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(21676163,51602189);航空科学基金资助项目(2017SF26001);上海市自然基金资助项目(18ZR1417700). |
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| 摘 要： | 为了研究碳/碳(C/C)复合材料的快速均匀致密化工艺,参考工业天然气的成分,以92％甲烷(CH4)、5％乙烷(C2H6)、3％丙烷(C3H6)组成的混合气作为前驱体,在沉积温度为1075℃时,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在不同系统压力和滞留时间下对16和26 mm两种厚度的碳纤维针刺预制体进行120 h致密化,制备C/C复合材料.对制备出的C/C复合材料进行轴向和径向切割取样,利用多功能密度测试仪研究压力和滞留时间对C/C复合材料致密化速度和均匀性的影响.结果 表明:沉积温度为1075℃,滞留时间为1.0s时,20 kPa下,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度分别为1.45和1.43 g/cm3,较10 kPa压力下的平均密度(1.06和0.91 g/cm3)有明显提高,且厚度对C/C复合材料密度均匀性的影响减小.沉积温度为1075℃,压力为20 kPa时,将滞留时间降低到0.1s,经过120 h致密化后,16和26 mm厚度的C/C复合材料平均密度均达到1.7 g/cm3以上,厚度对前驱气体在预制体内渗透效果的限制作用非常小;并且,在此实验条件下制备出沿气流方向密度均匀性比较理想的C/C复合材料.基于热解碳沉积反应机理,利用COMSOL软件对不同ICVI条件下C/C复合材料进行了致密化过程的数值模拟分析,模拟结果与实验中获得的C/C复合材料的致密化效果具有较高的一致性.
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| 关 键 词： | 碳/碳(C/C)复合材料 等温化学气相渗透(ICVI) 密度 致密化 数值模拟 |
| 收稿时间： | 2020/12/8 0:00:00 |
Effect of ICVI process parameters on the rapid and uniform densification of Carbon/Carbon composite |
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| WANG Mengqian,JIA Lintao,LIU Yaoyao,MAO Siji,ZHU Jie,LI Aijun,PENG Yuqing,LI Zhaoqian.Effect of ICVI process parameters on the rapid and uniform densification of Carbon/Carbon composite[J].Materials Science and Technology,2021,29(4):25-32. |
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| Authors: | WANG Mengqian JIA Lintao LIU Yaoyao MAO Siji ZHU Jie LI Aijun PENG Yuqing LI Zhaoqian |
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| Affiliation: | Institute of Materials, School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China;Institute of Materials, School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China ;Shaoxing Institute of Technology, Shanghai University, Shaoxing 312000, China; Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer, Shanghai 201100, China |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Carbon/Carbon (C/C) composites isothermal chemical vapor infiltration (ICVI) density densification numerical simulation |
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