微正壓ICVI制備C-C復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、針對(duì)炭/炭復(fù)合材料的應(yīng)用背景，以縮短材料的制備周期、降低成本為目的，本文工作采用微正壓等溫化學(xué)氣相滲透工藝制備C/C復(fù)合材料。系統(tǒng)地研究了碳源氣體濃度、碳源氣體種類(lèi)、沉積溫度、氣體滯留時(shí)間、氈體初始密度、反應(yīng)容器空間等工藝條件對(duì)C/C復(fù)合材料增密速度、微觀結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)減小反應(yīng)氣體在反應(yīng)容器內(nèi)的自由流動(dòng)空間對(duì)炭/炭復(fù)合材料的致密化有較為顯著的影響，采用石油液化氣作為碳源氣體，氮?dú)庾鳛檩d氣，沉積溫度830～950℃，沉積35h可將60m

2、m×20mm×10mm的預(yù)制體增密至1.73g/cm3，總炭收率達(dá)32％。采用偏光顯微鏡、掃描電鏡、X-射線(xiàn)衍射儀等手段對(duì)熱解炭的微觀組織結(jié)構(gòu)、沉積表面形貌以及石墨化度進(jìn)行了研究，結(jié)果表明熱解炭結(jié)構(gòu)均為中等織構(gòu)熱解炭且石墨化度隨沉積溫度的升高有明顯的增大趨勢(shì)，材料經(jīng)2300℃，2h高溫石墨化處理后發(fā)現(xiàn)在1000℃沉積的樣品石墨化度為32.5％，在1100℃達(dá)到55.5％。采用本文工藝材料的增密速度和炭收率與負(fù)壓等溫化學(xué)氣相滲透工藝相比較

3、，均有較大幅度的提高。而且本文工藝無(wú)需機(jī)械泵抽真空，也不需要循環(huán)冷卻水，降低了材料的制備成本。 對(duì)材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，探討了影響材料抗彎強(qiáng)度的主要因素以及材料的彎曲破壞機(jī)理。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)制備的二維C/C復(fù)合材料在垂直方向的抗彎強(qiáng)度為20～68MPa。隨著炭纖維和熱解炭含量的增加，C/C復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度也隨之增大。C/C復(fù)合材料的彎曲破壞屬于脆性斷裂，微觀破壞行為主要表現(xiàn)為由于纖維與熱解炭結(jié)合強(qiáng)度較強(qiáng)，當(dāng)施加載荷超過(guò)材料