CH_(3)SiCl_(3)-H_(2)-Ar 化学气相沉积SiC 简化反应模拟

为了生产大面积、均匀的SiC涂层,需要对反应室内不同位置的沉积速率变化规律进行研究。将CH_(3)SiCl_(3)-H_(2)-Ar体系化学气相沉积SiC过程简化为气相裂解、表面沉积两步,建立反应室二维反应−输运模型;利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件分析气流量、温度和压力对炉内垂直高度方向上沉积速率的影响。结果表明:不同气流量下,因气流滞留时间不同,沉积分布呈现不同的趋势,适中流量时沉积厚度均匀性较好,沉积速率较高;提高温度能改善高流速下沉积的不均匀性;流量一定,压力过高会引起自然对流漩涡。对比计算结果与相关实验数据,该两步简化模型可以反映不同条件下反应物的消耗和涂层的均匀性。

新型浆料注射法制备C/C复合材料的显微组织及力学性能

采用浆料注射法将天然鳞片石墨粉添加到纤维预制体中,并结合化学气相渗透工艺(CVI)制备C/C复合材料。通过X射线无损检测、扫描电镜、偏光显微镜和材料力学性能测试,研究石墨浆料注射对C/C复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明:石墨浆料注射可将石墨引入到纤维预制体中,替代部分热解炭,并为热解炭提供新的形核位点和沉积表面,加速CVI致密化进程;且石墨的加入有利于粗糙层热解炭的形成,提高材料的可石墨化度。经80 h等温CVI制得密度为1.68 g/cm^3的C/C复合材料,抗弯强度为69.07 MPa,与传统等温CVI工艺相比,抗弯强度相近,平均增密速率提高近3倍;热解炭将纤维和石墨连成一个整体,材料表现出一定的假塑性断裂。

温压固化结合CVI增密制备石墨基复合材料的微观结构与性能

以天然鳞片石墨粉、中间相沥青粉以及短炭纤维为原料,采用温压固化结合化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)的方法制备石墨基复合材料。通过X射线衍射分析、扫描电镜和偏光显微镜以及力学性能与导热性能测试等手段,研究CVI沉积热解炭(pyrolytic carbon,PyC)对石墨基复合材料微观结构与性能的影响。结果表明:与单纯掺杂短炭纤维的石墨基复合材料相比,通过CVI增密在复合材料内部引入PyC,材料的抗弯强度从22.5 MPa显著提高到55.9 MPa,同时复合材料的微晶尺寸增大,石墨化度提高,从而使材料的导热性能提高,热导率由213.24 W/(m·K)提高到242.80 W/(m·K)。