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化学气相渗透工艺制备陶瓷基复合材料 被引量:19
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作者 成来飞 张立同 +2 位作者 梅辉 刘永胜 曾庆丰 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期15-32,共18页
综述了采用化学气相渗透(chemical vaporinfiltration,CVI)工艺制备陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMCs)的模拟与可视化、柔性与鲁棒性以及强韧性控制与设计等研究的进展和趋势.陶瓷基复合材料气相制造过程模拟涉及气体传... 综述了采用化学气相渗透(chemical vaporinfiltration,CVI)工艺制备陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMCs)的模拟与可视化、柔性与鲁棒性以及强韧性控制与设计等研究的进展和趋势.陶瓷基复合材料气相制造过程模拟涉及气体传输、反应热力学与动力学、预制体的孔隙结构建模等理论,是一个典型的多尺度和多物理场问题.运用量子化学、化学热力学、微观动力学、有限元、水平集和人工智能等方法,实现了复合材料致密化过程的模拟和成分分析,更加精准地反映了气体在多孔预制体中的各向异性传输和沉积过程,为工艺优化提供更准确的控制参数.CVI工艺制备陶瓷基复合材料具有柔性与鲁棒性等工艺特性,包括应用广泛性,可控制、可调整与可设计性,可连接与可组装性,可纠错、可修复与可兼容性等诸多特性,适用于陶瓷基复合材料微结构的调控,是陶瓷基复合材料领域最先进的基础制造方法.陶瓷基复合材料的强韧性一直是其发展中的核心问题,增强体纤维、基体及二者界面之间的模量匹配,以及热残余应力和纤维基体体积分数等参数的设计与控制是这个核心问题的关键.通过合理控制与设计这些参数,可以实现陶瓷基复合材料的强韧化控制与设计,从而适应不同使用环境条件的需求. 展开更多
关键词 化学气相渗透 陶瓷基复合材料 模拟与可视化 柔性与鲁棒性 控制与设计 CHEMICAL vapor INFILTRATION (CVI)
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化学气相渗透制备氧化硅基复合材料 被引量:13
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作者 陈照峰 成来飞 +1 位作者 徐永东 张立同 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期43-47,共5页
以正硅酸乙酯为氧化硅先驱体 ,以 Nextel4 80纤维三维编织体作为沉积载体 ,采用化学气相渗透的方法制备了 Nextel4 80 /氧化硅复合材料。研究了正硅酸乙酯温度和沉积温度对沉积速率和渗透效果的影响 ,分析了沉积过程中产生瓶颈效应和固... 以正硅酸乙酯为氧化硅先驱体 ,以 Nextel4 80纤维三维编织体作为沉积载体 ,采用化学气相渗透的方法制备了 Nextel4 80 /氧化硅复合材料。研究了正硅酸乙酯温度和沉积温度对沉积速率和渗透效果的影响 ,分析了沉积过程中产生瓶颈效应和固相粉末的原因以及沉积产物的相和复合材料的显微结构。结果表明 :1沉积速率随正硅酸乙酯温度和沉积温度的升高而显著升高 ;2瓶颈效应是由于正硅酸乙酯浓度过高 ,导致沉积速率过快引起的 ;3固相粉末是因为沉积温度过高 ,正硅酸乙酯分子或分解的过渡产物在到达沉积区域前已经完全分解引起的 ;4正硅酸乙酯为先驱体的化学气相沉积产物为无定型氧化硅 ; 展开更多
关键词 正硅酸乙酯 化学气相渗透 氧化硅基复合材料 制备
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催化化学气相渗透法制备C/C复合材料 被引量:7
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作者 周振中 李铁虎 +2 位作者 艾艳玲 宋发举 林起浪 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期43-47,共5页
为了提高基体炭的沉积效率和抗氧化性能,采用常规化学气相渗透法催化制备C/C复合材料。研究了Ni/ZSM-5负载型催化剂对热解炭的致密化速率和性能的影响,并借助偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射法(XRD)表征了热解炭微观... 为了提高基体炭的沉积效率和抗氧化性能,采用常规化学气相渗透法催化制备C/C复合材料。研究了Ni/ZSM-5负载型催化剂对热解炭的致密化速率和性能的影响,并借助偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射法(XRD)表征了热解炭微观结构。结果表明:在添加Ni/ZSM-5的炭布预制体中,热解炭有较快的沉积速率,其微观结构和抗氧化性能均与催化剂有关。 展开更多
关键词 催化化学气相渗透 C/C复合材料 微观结构 Ni/ZSM-5
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低温化学气相渗透法制备C_f/TaC复合材料的研究 被引量:5
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作者 陈招科 熊翔 +2 位作者 肖鹏 李国栋 黄伯云 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期287-292,共6页
利用TaCl5-Ar-CaH6反应体系,用化学气相渗透(CVI)的方法,在炭毡中炭纤维表面沉积TaC.研究了温度对涂层的沉积速率、沉积均匀性、物相组成、微晶尺寸和微观生长形貌的影响.研究结果表明:沉积速率随沉积温度升高先增加后减小,在950℃时... 利用TaCl5-Ar-CaH6反应体系,用化学气相渗透(CVI)的方法,在炭毡中炭纤维表面沉积TaC.研究了温度对涂层的沉积速率、沉积均匀性、物相组成、微晶尺寸和微观生长形貌的影响.研究结果表明:沉积速率随沉积温度升高先增加后减小,在950℃时达到最大值,在900℃时沉积均匀性最好;在800~1000℃范围内能沉积出结晶度较好的TaC涂层,随着温度升高,微晶尺寸增大;TaC在炭纤维表面为岛状生长模式;随温度升高,岛尺寸先增加后减小,岛扩散能力增强,沉积岛之间相互链接融合. 展开更多
关键词 TAC 化学气相渗透 沉积速率 微观生长形貌
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化学气相渗透法制备三维针刺C/SiC复合材料的烧蚀性能 被引量:17
5
作者 聂景江 徐永东 +2 位作者 张立同 成来飞 马军强 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1238-1242,共5页
用化学气相渗透法制备了三维针刺碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,复合材料的平均密度为2.15g/cm3,气孔率为16.0%。用氧乙炔焰研究了复合材料的烧蚀性能,用扫描电镜分析了烧蚀表面的形貌,用表面能谱分析了烧蚀产物的成分。复合材料的线... 用化学气相渗透法制备了三维针刺碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,复合材料的平均密度为2.15g/cm3,气孔率为16.0%。用氧乙炔焰研究了复合材料的烧蚀性能,用扫描电镜分析了烧蚀表面的形貌,用表面能谱分析了烧蚀产物的成分。复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.03mm/s和0.0047g/s。在烧蚀中心区,烧蚀最严重,表层只有C纤维骨架,且C纤维呈针状,复合材料的烧蚀以升华和冲刷为主。在烧蚀过渡区,垂直于烧蚀面的C纤维表现出端部锐化、根部细化的特性,平行于烧蚀面的C纤维呈针状,复合材料的烧蚀以氧化和机械剥蚀为主。烧蚀边缘烧蚀不明显,烧蚀产物和SiC基体熔融后覆盖在烧蚀表面,阻碍了复合材料的进一步烧蚀,复合材料的烧蚀以氧化为主。 展开更多
关键词 化学气相渗透 碳纤维/碳化硅复合材料 烧蚀性能
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碳/碳复合材料等温化学气相渗透工艺模糊系统建模 被引量:7
6
作者 顾正彬 李贺军 +1 位作者 李克智 李爱军 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第7期629-634,共6页
等温化学气相渗透 (chemicalvaporinfiltration ,CVI)是制备陶瓷基和碳基复合材料重要的传统工艺 ,该工艺主要的不足之处是周期极长 ,因此 ,优化工艺参数、提高沉积效率是目前等温CVI工艺研究的重点。在实验样本的基础上 ,利用遗传算法... 等温化学气相渗透 (chemicalvaporinfiltration ,CVI)是制备陶瓷基和碳基复合材料重要的传统工艺 ,该工艺主要的不足之处是周期极长 ,因此 ,优化工艺参数、提高沉积效率是目前等温CVI工艺研究的重点。在实验样本的基础上 ,利用遗传算法来自动获取和优化模糊规则 ,从而建立了碳 /碳复合材料等温CVI工艺模糊系统。通过系统对训练样本和测试样本的输出 ,可以看出 :系统具有较高的精度和泛化能力。利用该系统 ,得到了沉积温度、纤维体积分数和沉积室压强等参数对等温CVI工艺的影响规律 。 展开更多
关键词 碳/碳复合材料 化学气相渗透 模糊系统 遗传算法
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CH_4化学气相渗透沉积提高焦炭热性质研究 被引量:4
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作者 吴信慈 杨俊和 +2 位作者 张群 何深奇 张琢 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期12-16,共5页
热解炭化学气相渗透沉积具有填充和修整焦炭气孔的功能,利用甲烷高温裂解生成的热解炭在焦炭内外表面渗透沉积可达到提高焦炭热性质的目的。试验结果显示,经过渗透沉积的焦炭抗CO2 反应能力大幅提高,CRI和CSR 明显改善,分别从31 04%降低... 热解炭化学气相渗透沉积具有填充和修整焦炭气孔的功能,利用甲烷高温裂解生成的热解炭在焦炭内外表面渗透沉积可达到提高焦炭热性质的目的。试验结果显示,经过渗透沉积的焦炭抗CO2 反应能力大幅提高,CRI和CSR 明显改善,分别从31 04%降低到20 28%和从63 24%提高到77 69%。此外,试验还发现,反应的最佳条件为甲烷混合气的体积分数为47%,在51 L/h的流量和1 000 ℃的温度下反应6 h。 展开更多
关键词 化学气相渗透 焦炭 沉积 性质研究 CH4 表面渗透 高温裂解 试验结果 反应能力 体积分数 最佳条件 热解炭 热性质 CSR CRI 混合 甲烷
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化学气相渗透碳/碳复合材料热解碳光性特征——热解碳十字消光机理探讨 被引量:6
8
作者 传秀云 李贺军 卢锦花 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期657-661,共5页
在化学气相渗透形成的碳/碳复合材料中,热解碳在正交偏光镜下表现出非常完整的十字消光效应,旋转物台十字消光永不消失。根据晶体学、吸收性晶体反光理论分析了热解碳这一奇特光学现象,认为热解碳中存在着与石墨晶体原子排列状态相似的... 在化学气相渗透形成的碳/碳复合材料中,热解碳在正交偏光镜下表现出非常完整的十字消光效应,旋转物台十字消光永不消失。根据晶体学、吸收性晶体反光理论分析了热解碳这一奇特光学现象,认为热解碳中存在着与石墨晶体原子排列状态相似的细小粒子,表现出与细小的石墨微晶相近的光学特性。这些细小的热解碳粒子是环绕碳纤维同心圆状分布,相当于光率体切片环绕碳纤维排布。根据晶体光学原理分析,在每一时刻总有一部分热解碳粒子的光轴切片与上下偏振光方向相同,处于消光位,因此在正交偏光镜下热解碳出现永不消失的十字消光。 展开更多
关键词 热解碳 碳材料 化学气相渗透 消光 复合材料
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微波辅助化学气相渗透法快速制备C/C复合材料(英文) 被引量:3
9
作者 曾燮榕 邹继兆 +3 位作者 钱海霞 熊信柏 黎晓华 谢盛辉 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期28-32,共5页
以炭毡为预制体,甲烷为炭源前驱体,沉积温度为1000℃~1150℃的工艺条件下,从温度梯度,密度梯度和沉积动力学方面,研究了制备炭/炭复合材料的微波热解CVI工艺特点,分析了微波热解CVI工艺的沉积机理。结果表明:采用微波热解CVI工艺可制... 以炭毡为预制体,甲烷为炭源前驱体,沉积温度为1000℃~1150℃的工艺条件下,从温度梯度,密度梯度和沉积动力学方面,研究了制备炭/炭复合材料的微波热解CVI工艺特点,分析了微波热解CVI工艺的沉积机理。结果表明:采用微波热解CVI工艺可制备出体积密度为1.84g.cm-3的炭/炭复合材料,平均致密化速率达0.063g.cm-.3h-1。温度梯度的存在,使预制体实现了从内至外逐步沉积;微波的引入,增加了纤维表面的有效活性点,提高了表面反应速率;微波对化学反应具有一定的催化作用。 展开更多
关键词 化学气相渗透 热解 扩散 反应动力学
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化学气相渗透法制备2维和2.5维C/SiC复合材料及其拉伸性能(英文) 被引量:8
10
作者 王毅强 张立同 +1 位作者 成来飞 马军强 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1062-1068,1078,共8页
采用化学气相渗透法制备了2维和2.5维碳纤维增强碳化硅(carbon-fiber-reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料,沿经纱(纵向)和纬纱(横向)2个方向对2种复合材料进行了室温拉伸性能测试,并从预制体结构和原始缺陷分布的角度对比分析... 采用化学气相渗透法制备了2维和2.5维碳纤维增强碳化硅(carbon-fiber-reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料,沿经纱(纵向)和纬纱(横向)2个方向对2种复合材料进行了室温拉伸性能测试,并从预制体结构和原始缺陷分布的角度对比分析了两者力学性能之间的差异。结果表明:两种C/SiC复合材料均表现出明显的非线性力学行为,在经纱方向和纬纱方向上,2维C/SiC复合材料力学性能表现为各向同性,而2.5维C/SiC复合材料力学性能则表现出明显的各向异性:经纱方向上2.5维C/SiC复合材料的拉伸强度和拉伸模量(326MPa,153 GPa)均高于2维C/SiC复合材料的(245 MPa,96GPa),纬纱方向上的(145 MPa,62GPa)均低于2维C/SiC复合材料的(239MPa,90GPa)。两种复合材料的拉伸断裂行为均表现为典型的韧性断裂,并伴有大量的纤维拔出。两种复合材料中纱线断裂均呈现出多级台阶式断裂方式,但其断裂位置并不相同。2.5维C/SiC复合材料中由于经纱路径近似于正弦波,弯曲程度较大,在纱线交叉点处造成明显的应力集中,因此经纱多在纱线交叉点处断裂;而纬纱由于其路径近乎直线,应力集中现象不明显,因此纬纱断裂位置呈随机分布。2维C/SiC复合材料中经纱和纬纱由于其路径类似于2.5维C/SiC复合材料中的经纱,因此其断裂位置也多在纱线交叉点处。微观结构观察表明不同的编织结构是造成两种复合材料在不同方向上力学性能差异的主要原因。 展开更多
关键词 碳纤维增强碳化硅 复合材料 微观结构 拉伸行为 化学气相渗透
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化学气相渗透法制备炭/炭复合材料的显微结构和力学性能研究 被引量:5
11
作者 黄群 陈腾飞 +2 位作者 刘磊 马艺林 何平鸽 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期111-114,共4页
以天然气为碳源,氢气为载气,采用等温化学气相渗透工艺对预制体初始密度为0.5 g/cm3(纤维体积分数为28%)的针刺整体毡进行致密化,在70 h内制备出表观密度为1.76 g/cm3的炭/炭复合材料。采用压汞法对复合材料的开孔孔径分布进行了分析,... 以天然气为碳源,氢气为载气,采用等温化学气相渗透工艺对预制体初始密度为0.5 g/cm3(纤维体积分数为28%)的针刺整体毡进行致密化,在70 h内制备出表观密度为1.76 g/cm3的炭/炭复合材料。采用压汞法对复合材料的开孔孔径分布进行了分析,用偏光显微镜和扫描电镜观察了基体的微观组织,分析了三点抗弯试样的断口形貌。结果表明,复合材料中的开孔以小于40μm的微孔为主,基体热解炭几乎全部由粗糙层热解炭组成,仅在化学气相渗透的初始阶段在炭纤维的表面形成了很薄的一层各向同性热解炭,复合材料的抗弯强度达到210 MPa。 展开更多
关键词 炭复合材料 化学气相渗透 显微结构 孔径分布 力学性能
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预制体类型及孔隙结构对化学气相渗透TaC的影响 被引量:4
12
作者 陈招科 熊翔 李国栋 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1759-1765,共7页
在分析和计算机准三维(2.5D)针刺整体炭毡、低密度炭毡孔隙结构的基础上,研究不同温度和压力下反应气体在上述预制体孔隙中的扩散行为、TaC的沉积速率及渗透深度。结果表明:在800~1000℃和60~400Pa时,TaCl5气体在低密度炭毡中的有... 在分析和计算机准三维(2.5D)针刺整体炭毡、低密度炭毡孔隙结构的基础上,研究不同温度和压力下反应气体在上述预制体孔隙中的扩散行为、TaC的沉积速率及渗透深度。结果表明:在800~1000℃和60~400Pa时,TaCl5气体在低密度炭毡中的有效扩散系数大于其在准三维针刺毡中的有效扩散系数。在800~950℃时,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率大于其在低密度炭毡的沉积速率,但在950~1000℃则刚好相反;在800℃和不同压力下,TaC在准三维针刺整体炭毡中的沉积速率均大于其在低密度炭毡中的沉积速率;TaC在低密度炭毡的沉积过程受表面反应控制和孔隙扩散控制的转变温度为950℃,而在准三维针刺整体毡中的转变温度则为900℃。在800℃和200Pa时,TaC在不同预制体中的渗透深度均为100%,随着沉积温度的升高以及压力的升高(400Pa)和降低(60Pa),TaC在准三维针刺炭毡中的渗透深度显著降低,且明显小于同条件下其在低密度炭毡中的渗透深度。 展开更多
关键词 TAC 化学气相渗透 孔隙结构 扩散 渗透深度
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化学气相渗透工艺制备C/C研究进展 被引量:5
13
作者 张明瑜 黄启忠 +1 位作者 朱建军 尹彩流 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期72-75,共4页
总结了制备C/C的各种化学气相渗透方法,指出了其优缺点。缩短致密化时间、协调气相反应和表面沉积反应之间的竞争是快速致密化方法要解决的首要问题。介绍了热解炭的微观结构和石墨化度及其沉积机理的新发展。近期的研究集中在化学反应... 总结了制备C/C的各种化学气相渗透方法,指出了其优缺点。缩短致密化时间、协调气相反应和表面沉积反应之间的竞争是快速致密化方法要解决的首要问题。介绍了热解炭的微观结构和石墨化度及其沉积机理的新发展。近期的研究集中在化学反应成分分析和数值模拟渗透过程上。展望了化学气相渗透研究的方向,探求热解炭沉积机理的必要性并指出了快速致密化方法是实现低成本、高效率制备高性能C/C的必由之路。 展开更多
关键词 化学气相渗透 C/C热解炭
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用化学气相渗透法制备莫来石陶瓷基复合材料 被引量:2
14
作者 陈照峰 陶杰 +2 位作者 刘子利 潘蕾 戴瑜 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期562-566,共5页
研究了A lC l3-S iC l4-H2-CO2气相系统不同温度化学气相沉积(Chem ica l vapor depos ition,CVD)A l2O3-S iO2系氧化物相组成及显微结构,分析了不同温度下气相的渗透效果和550℃沉积产物的相演化。结果表明,1 050℃沉积薄膜由多晶致密-... 研究了A lC l3-S iC l4-H2-CO2气相系统不同温度化学气相沉积(Chem ica l vapor depos ition,CVD)A l2O3-S iO2系氧化物相组成及显微结构,分析了不同温度下气相的渗透效果和550℃沉积产物的相演化。结果表明,1 050℃沉积薄膜由多晶致密-αA l2O3,3A l2O3.2S iO2,少量-δA l2O3,-ιA l2O3和非晶S iO2组成,850℃沉积薄膜由多孔-δA l2O3结合非晶S iO2组成,550℃沉积薄膜由致密-γA l2O3结合非晶S iO2组成。550℃的化学气相渗透(Chem ica lvapor in filtration,CV I)过程有良好的渗透性,可以制备N ex te l 720/A l2O3-S iO2复合材料。进一步研究表明,550℃化学气相沉积出的A l2O3-S iO2复合氧化物经1 350℃热处理可转化为-αA l2O3结合莫来石相。 展开更多
关键词 莫来石 复合材料 化学气相渗透 热处理
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先驱体浸渍裂解结合化学气相渗透工艺下二维半和三维织构SiC/SiC复合材料的结构与性能 被引量:6
15
作者 赵爽 杨自春 周新贵 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第16期2715-2718,共4页
通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的Si... 通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的SiC/SiC复合材料具有较低的密度(1.98~2.43g·cm-3)和热导率(0.85~2.08 W·m^(-1)·K^(-1)),初期CVI纤维涂层能够提高纤维-基体界面剪切强度(~141.0 MPa),从而提高SiC/SiC复合材料的力学性能,后期CVI整体涂层明显提高了2.5DSiC/SiC复合材料的密度、热导率和力学性能,对3DSiC/SiC复合材料性能的影响不明显。 展开更多
关键词 先驱体浸渍裂解(PIP) 化学气相渗透(CVI) 编织结构 碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料 致密度 热导率 力学性能
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常压化学气相渗透制备Nextel 480/SiO_2复合材料 被引量:2
16
作者 陈照峰 张立同 +2 位作者 成来飞 肖鹏 张显 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期659-661,共3页
Continuous oxide fiber/oxide matrix composites are attractive for use as high temperature structural materials. As SiO2 has good ablation-resistant property and high temperature dielectric property, it is an ideal pro... Continuous oxide fiber/oxide matrix composites are attractive for use as high temperature structural materials. As SiO2 has good ablation-resistant property and high temperature dielectric property, it is an ideal protective material for missile and antenna window. At present, 3D SiO2 matrix composites reinforced by silica fibers and high Si-O fibers are manufactured by impregnating the preform in colloidal aqueous silica sol repeatedly and then by sintering; C fiber reinforced SiO2 matrix composites are processed by infiltration of silica slurry and then hot-pressing. It is well known that CVI (Chemical Vapor Infiltration) is a near-net-shape and flexible process, which can be applied to preforms of complex and different shape. However, to our best knowledge, CVI has not been used to manufacture fiber-reinforced SiO2 matrix composites. In this article, APCVI (Atmospheric Pressure Chemical Vapor Infiltration) was used to manufacture Nextel 480/silica composites. The Nextel 480 fiber is a boria rich mullite composition containing 70wt%alumina, SiO228wt%silica, and 2wt%boria. TEOS (Tetra ethyl ortho silicate) was used as precursor. Argon was used as carrier gas. The phases were detected by X-ray diffractometer (XRD, Rigaku D/MAX-3C). The microstructures were examined by scanning electron microscopy (SEM, JEOL JXA-840). Fig.1 shows the relation of deposition rate versus deposition temperature for two different diameters of deposition furnace. The deposition rate was determined by weighing the samples before and after deposition. The results indicate that the deposition rate of silica increases with increasing temperature in the range of 400~750℃ and decreases with increasing temperature in the range of 750850℃. We found that the sample deposited at 750℃ had a smooth surface and the single filament fiber was clearly seen by SEM (Fig.2(a)). But the surface of another sample deposited at 800℃ was rough due to the piling up of SiO2 powder, which was very weakly bonded with the fiber preform and dropped easily even when lightly touched (Fig.2(b)). The transitional products of TEOS at 750℃ are liquid phase, which adheres to the fiber surface and keeps on decomposing to form the core of silica and ultimately solid silica results. Both the surface of the transitional liquid phase products and the fiber surfaces are well wetted, the bonding among silica particles formed after complete decomposition is strong and the silica surface is homogeneous and smooth. When the deposition temperature is 800℃, the solid silica is formed directly from vapor phase; the piling up of SiO2 powders on the surface of the preform made it very difficult for subsequent vapor to infiltrate and caused low deposition rate. The relatively lower temperature of 750℃ is the key in CVI processing. Fig.1 shows that the deposition rate is also dramatically affected by the inner diameter of deposition reactor. When the inner diameter decreases, the deposition rate increases, other deposition conditions being the same. The deposition rate in 12 mm-inner-diameter reactor is twice as high as that in 17 mm-inner-diameter reactor at 750℃. It indicates that the deposition process is controlled by mass transfer, which can create homogeneous and smooth film and is beneficial to fabricating fiber-reinforced silica matrix composites. Fig.3 shows the microstructure of the cross-sectional surface of the composites fabricated under the following conditions: carrier gas 400ml/min, TEOS 50℃, deposition temperature 750℃ and deposition time 60h. The silica coating is about 2.4 μm in thickness and the deposition rate is about 0.04μm per hour. It is found that each fiber is surrounded homogeneously by silica matrix and there are no cracks on the surface of the silica matrix. It indicates that good thermal match exists between the Nextel 480 fibers and silica matrix and that consequently high temperature or thermal shock produces only very small thermal stresses in the as-fabricated composites; thus life of the composites is prolonged. Fig.4 shows the XRD 展开更多
关键词 氯化物陶瓷基复合材料 常压 化学气相渗透 制备 SIO2 二氧化硅 正硅酸乙酯
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等温化学气相渗透法制备C/C-SiC复合材料的摩擦磨损性能 被引量:7
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作者 王跃明 时启龙 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期52-60,共9页
以碳纤维体积分数为30%的2.5维针刺碳毡为预制体,通过等温化学气相渗透法(Isothermal Chemical Vapor Infiltration,ICVI),制备4种C/C-SiC复合材料,基体中Si C含量由56%降至15%,其密度相近(1.87~1.91 g/cm^3)。利用扫描电子显微镜和X射... 以碳纤维体积分数为30%的2.5维针刺碳毡为预制体,通过等温化学气相渗透法(Isothermal Chemical Vapor Infiltration,ICVI),制备4种C/C-SiC复合材料,基体中Si C含量由56%降至15%,其密度相近(1.87~1.91 g/cm^3)。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对上述材料的显微结构和物相组成进行观察和分析,并在MM-1000型摩擦磨损试验机上研究复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:随着基体Si C含量的降低,C/C-SiC复合材料的平均宏观硬度由98.2HRA降至65.1HRA,硬度分布的均匀性也明显下降;制动过程的平均摩擦系数和质量磨损率均显著增加;通过对摩擦表面形貌和磨屑微观形貌的分析,表明制动过程中的磨损机制受材料表面宏观硬度的影响显著;随着复合材料表面硬度的降低,磨损机制由磨粒磨损为主向磨粒磨损和黏结磨损联合转变,从而使摩擦系数和磨损量显著提高。 展开更多
关键词 等温化学气相渗透 C/C-SIC复合材料 摩擦磨损性能
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化学气相渗透制备SiC_p/SiC复合材料 被引量:2
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作者 李镇 张立同 +2 位作者 成来飞 王晓明 徐永东 《航空制造技术》 2005年第7期68-70,73,共4页
在颗粒陶瓷基复合材料中引入一种颗粒团结构,探索了此结构的跨尺度、非均匀复合效应对颗粒陶瓷基复合材料的力学性能影响。采用造粒的方法制备了SiC颗粒团聚体,并利用此颗粒团聚体压制成疏松预制体;采用化学气相渗透(chemicalvaporinfil... 在颗粒陶瓷基复合材料中引入一种颗粒团结构,探索了此结构的跨尺度、非均匀复合效应对颗粒陶瓷基复合材料的力学性能影响。采用造粒的方法制备了SiC颗粒团聚体,并利用此颗粒团聚体压制成疏松预制体;采用化学气相渗透(chemicalvaporinfiltra-tion,CVI)制备SiC基体,并研究了这种复合材料的微结构与力学性能的关系。 展开更多
关键词 SiCp/SiC 复合材料 化学气相渗透 CVI 微观结构 颗粒陶瓷基
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碳纤维预制体的初始A/V值对化学气相渗透动力学和热解碳结构的影响(英文) 被引量:3
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作者 张伟刚 Huettinger K J 《中国材料进展》 CAS CSCD 2013年第11期646-654,675,共10页
采用体积含量分别为7.1%和14.2%的两种碳纤维各向同性针刺毡为预制体,研究了预制体内部初始碳纤维表面积与自由体积比值(A/V值)对热解碳的等温等压化学气相渗透动力学以及热解碳织态结构变化的影响。实验研究以22.5 kPa纯甲烷为碳源气体... 采用体积含量分别为7.1%和14.2%的两种碳纤维各向同性针刺毡为预制体,研究了预制体内部初始碳纤维表面积与自由体积比值(A/V值)对热解碳的等温等压化学气相渗透动力学以及热解碳织态结构变化的影响。实验研究以22.5 kPa纯甲烷为碳源气体,沉积温度为1 095℃,气体平均停留时间0.1 s,沉积时间从20 h到120 h不等。热解碳沉积后测量了C/C复合材料的表观密度、开气孔率、热解碳的真密度及其内部分布。利用正交偏光显微镜测试了热解碳的织态结构。研究结果表明,热解碳的初始沉积过程主要受气相-表面形核机制控制,随着致密化的进行,逐渐转变为表面生长机制。这种从形核到表面生长机制的转化,导致了热解碳的织态结构相应地从低织构向中织构、最后到高织构的转化。上述沉积机制和结构的变化,都是由于碳纤维编制体初始A/V值的不同以及由于热解碳不断沉积导致的A/V值的不断增大引起的。增大碳纤维编制体的初始A/V值,可以导致这些转化在致密化过程中提前发生。上述结果能够很好地证明以前相关研究的结论。 展开更多
关键词 热解碳 化学气相渗透 压汞仪孔隙率测试 光学显微镜 织态结构
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SiB_4微粉在化学气相渗透SiC过程中的变化
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作者 童长青 成来飞 +2 位作者 曾庆丰 刘永胜 张立同 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期44-47,共4页
采用SEM、EDS、XRD分析了SiB4微粉化学气相渗透(CVI)SiC后的组成和结构,并用热力学计算研究了SiB4微粉在CVI SiC过程中变化的原因。结果表明:在CVI SiC过程中SiB4微粉不发生分解,但在近表层处氧化生成SiO2和B2O3。用SiB4浆料浸渍结合CV... 采用SEM、EDS、XRD分析了SiB4微粉化学气相渗透(CVI)SiC后的组成和结构,并用热力学计算研究了SiB4微粉在CVI SiC过程中变化的原因。结果表明:在CVI SiC过程中SiB4微粉不发生分解,但在近表层处氧化生成SiO2和B2O3。用SiB4浆料浸渍结合CVI工艺对C/SiC基体进行自愈合改性时,难以形成均匀致密的基体。 展开更多
关键词 SiB4微粉 SIC 化学气相渗透 氧化
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