天然氣/氫氣等溫CVI法制備C/C復合材料的工藝研究

【摘要】：摘要：C/C復合材料作為一種性能優(yōu)異的結構材料,廣泛應用于航空航天和國防軍事領域。在眾多制備工藝中,等溫化學氣相滲透法(ICVI)是目前應用最廣泛的制備C/C復合材料的工藝,如何通過調控ICVI的工藝參數(shù),制備高密度、密度分布均勻以及顯微結構可控的C/C復合材料一直都是相關研究人員關注的熱點。本文在前人實驗的基礎之上,采用天然氣和氫氣的混合氣體作為前驅氣體,制備不同厚度的C/C復合材料,研究了反應氣體壓力和溫度對C/C復合材料致密化程度和顯微結構的影響,通過改變工藝參數(shù)獲取適合于制備不同厚度C/C復合材料的工藝參數(shù)。得到的主要結論如下： (1)在沉積溫度為1120℃條件下,通過在8-20kPa范圍內改變氣氛壓力制備C/C復合材料,研究氣氛壓力對C/C復合材料增密速率和熱解炭顯微結構的影響,結果表明C/C復合材料密度隨反應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的條件下,能夠在70h內將厚度為10mm,密度為0.4g/cm3的炭纖維預制體增密到1.85g/cm3,且最終得到的C/C復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的炭纖維預制體135h,得到的C/C復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,材料外側密度大于內部密度。 (4)為了實現(xiàn)增密過程中C/C復合材料整體均勻致密,以及研究沉積溫度對C/C復合顯微結構的影響。連續(xù)在1030℃、1060℃和1090℃條件下各增密不同初始密度的預制體25h,得到的C/C復合材料均表現(xiàn)為內部密度略高于外部密度,熱解炭基體結構取向度隨溫度的升高而增加。圖32幅,表6個,參考文獻88篇。 【關鍵詞】：C/C復合材料 化學氣相滲透 熱解炭 顯微結構 密度分布
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB332
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 前言9
• 1.2 C/C復合材料的制備9-15
• 1.2.1 液相浸漬工藝10-11
• 1.2.2 化學氣相滲透(CVI)工藝11-15
• 1.3 化學氣相沉積制備C/C復合材料的結構與性能15-21
• 1.3.1 C/C復合材料的結構15-18
• 1.3.2 C/C復合材料的顯微結構與工藝參數(shù)的關系18-19
• 1.3.3 C/C復合材料的性能與其顯微結構的關系19-21
• 1.4 研究背景21-22
• 1.5 主要研究內容22-23
• 2 材料的制備及性能檢測23-31
• 2.1 原材料23
• 2.2 C/C復合材料的制備23-27
• 2.2.1 預制體23-24
• 2.2.2 等溫CVI增密24-25
• 2.2.3 C/C復合材料薄板的制備25-26
• 2.2.4 C/C復合材料厚板的制備26-27
• 2.3 C/C復合材料顯微結構的表征27-29
• 2.3.1 正交偏光顯微分析(PLM)27
• 2.3.2 拉曼光譜分析27-28
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)分析28-29
• 2.3.4 透射電子顯微鏡(TEM)分析29
• 2.4 C/C復合材料的性能測試29-31
• 2.4.1 C/C復合材料密度的測量與表征29
• 2.4.2 C/C復合材料彎曲強度的測定29-31
• 3 CVI工藝制備C/C復合材料薄板的研究31-53
• 3.1 前言31
• 3.2 實驗結果31-52
• 3.2.1 氣氛壓力對C/C復合材料致密化效率的影響31-32
• 3.2.2 氣氛壓力對C/C復合材料顯微結構的影響32-38
• 3.2.3 不同氣氛壓力下生成熱解炭的表面形貌38-39
• 3.2.4 氣氛壓力對C/C復合材料力學性能的影響39-43
• 3.2.5 優(yōu)化條件下制備C/C復合材料的顯微結構與均勻性43-44
• 3.2.6 炭纖維之間孔隙填充機理研究44-46
• 3.2.7 優(yōu)化條件下制備C/C復合材料的力學性能46-49
• 3.2.8 優(yōu)化條件下制備C/C復合材料的界面結構研究49-52
• 3.3 本章小結52-53
• 4 CVI制備C/C復合材料厚板的工藝研究53-70
• 4.1 前言53
• 4.2 實驗結果53-64
• 4.2.1 C/C復合材料厚板的金相顯微結構53-55
• 4.2.2 C/C復合材料厚板的拉曼光譜分析55-56
• 4.2.3 C/C復合材料厚板的掃描電鏡顯微結構56-59
• 4.2.4 C/C復合材料厚板的密度分布59-60
• 4.2.5 溫度對C/C復合材料密度分布的影響60-61
• 4.2.6 溫度對C/C復合材料顯微結構的影響61-64
• 4.3 分析討論64-69
• 4.4 本章小結69-70
• 5 結論70-71
• 參考文獻71-78
• 致謝78-79
• 攻讀碩士期間發(fā)表學術論文情況79

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

Effect of nickel introduced by electroplating on pyrocarbon deposition of carbon-fiber preforms    Ren Yancai;Shi Xiaohong;Li Hejun;Li Kezhi;Zhang Xin;

定伸長條件下PAN基預氧絲低溫碳化的力學性能及其群子統(tǒng)計參數(shù)的考察    張旭;郭琪宇;陳廣新;齊勝利;金日光;

CeO_2摻雜MAS中間層對C/C-LAS接頭性能的影響    朱煥霞;李克智;盧錦花;李賀軍;王建陽;

薄膜沸騰CVI雙熱源加熱法制備C/C復合材料及其致密化特性    鄧海亮;李克智;李賀軍;楊宗倫;曹偉鋒;盧錦花;

催化CVD制備C/C復合材料過程及其性能研究    李丙菊

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的偏光下熱解炭織構類型識別    鐘建華;齊樂華;李妙玲;趙志龍;李賀軍;

熱解炭制品的顯微硬度    解生利;

熱解炭微觀結構的表征——熱解炭各向異性的偏振光分析    廖寄喬,黃伯云,黃志鋒,陳亮,陳騰飛

熱解炭的化學氣相沉積機理和組織形貌    李強,羅瑞盈,程永宏

廢輪胎熱解炭黑與工業(yè)炭黑的粒徑及化學組成    黃科,高慶華,倪燕慧,唐黎華,周麗繪,朱子彬

大尺寸各向同性熱解炭材料的制備與表征    吳峻峰;白朔;劉樹和;徐紅軍;成會明;

高溫熱處理對光滑層熱解炭裂紋形成的影響    陳騰飛;龔偉平;張紅波;肖鵬;熊翔;

熱解炭的微觀結構及其測試方法    劉立海;黃啟忠;謝志勇;王秀飛;

廢輪胎熱解炭黑的改性    沈伯雄;魯鋒;劉亭;

不同硼含量的硼摻雜各向同性熱解炭制備及微觀結構研究    許力;吳峻峰;白朔;

熱解炭    劉樹和;白朔;成會明;

熱解炭微觀結構的表征——熱解炭各向異性的偏振光分析    廖寄喬;黃伯云;黃志鋒;陳亮;陳騰飛;

各向同性熱解炭材料的制備與表征    白朔;吳峻峰;劉樹和;徐紅軍;羅川;周序科;成會明;

廢輪胎熱解炭表面性質的研究    梁秀清;張軒;賈斌;張翠;劉雙喜;

微波輔助化學改性熱解炭的表征    張麗娟;張曼曼;朱慧敏;韓潤平;

含硼各向同性熱解炭材料的石墨化研究    許力;吳峻峰;白朔;

PAN基碳纖維陽極氧化表面處理及其對熱解炭沉積的影響    陳潔;于澍;熊翔;

氧化鐵表面沉積熱解炭及氣化    吳文軍;張偉剛;

廢輪胎熱解炭黑走出國門    記者 白清榮

熱解炭化技術巧解病死動物難題    本報記者晏利揚

搶占再生能源研發(fā)制高點 營造綠色能源產(chǎn)業(yè)鏈    陳瑞申 趙宏偉

熱解炭化技術讓秸稈“山雞變鳳凰”    記者 喬地

熱解炭黑的表面特性及其資源化應用研究    周潔

熱解炭與活化炭理化特性及其應用研究    韓彥雪

棉稈直接熱解炭化工藝參數(shù)試驗研究    楊瑛

C/C復合材料的多元物理場CVI制備過程及其性能研究    張明瑜

核石墨熱解炭涂層的輻照損傷及熔鹽浸滲特性的研究    馮尚蕾

熱解炭微觀結構對C/C復合材料性能影響的研究    廖寄喬

C/C-TaC復合材料的制備及其性能研究    李江鴻

塊體各向同性熱解炭的制備研究    譚瑞軒

人工心瓣熱解炭涂層的微觀結構與性能研究    孫海博

人工機械心瓣熱解炭的微觀結構及性能研究    鐘華鋒

人工心瓣熱解炭涂層結合強度研究    韋靜

人工心瓣熱解炭斷裂性能研究    李學鵬

人工心瓣熱解炭力學性能研究    邢興

電磁場化學氣相沉積制備各向同性熱解炭及微觀結構研究    李建青

以天然氣為碳源的CVI法制備C/C復合材料的研究    唐兵

改性熱解炭對水體有機物的吸附研究    張小娜

木質和秸稈類成型燃料熱解炭化特性的試驗研究    姚昆