正丙醇 ICVI 制备 C/C 复合材料的组织结构及力学性能

doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00191

无机材料学报 ›› 2011, Vol. 26 ›› Issue (2): 191-196.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00191 CSTR: 32189.14.SP.J.1077.2011.00191

正丙醇 ICVI 制备 C/C 复合材料的组织结构及力学性能

刘志成 ,张守阳 ,李贺军 ,李伟

西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安710072

收稿日期:2010-04-20 修回日期:2010-06-03 出版日期:2011-02-20 网络出版日期:2011-01-21
作者简介:刘志成(1985-), 男, 硕士研究生. E-mail:wpplzc@163.com
基金资助:
国家自然科学基金重点项目(50972120);西北工业大学基础研究基金(W018109);凝固技术国家重点实验室基金(G8QT0222)

Microstructures andMechanical Behavior of C/C Composites Prepared by ICVI Using n-propanol asPrecursor

LIU Zhi-Cheng, ZHANG Shou-Yang, LI He-Jun, LI Wei

State Key Laboratory ofSolidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072,China

Received:2010-04-20 Revised:2010-06-03 Published:2011-02-20 Online:2011-01-21
Supported by:
National Natural Science Foundation of China ( 50972120 ) ; Foundation Sciences of Northwestern Polytechnical University ( W018109 ) ; State Key Laboratory of Solidification Processing Fund ( G8QT0222 )

摘要/Abstract

摘要： 以正丙醇为前驱体, N₂为载气和稀释气体, 采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺, 沉积温度为1050、1100、1150℃, 压力为6kPa, 对初始密度为0.43g/cm³的2D针刺炭毡进行致密化, 沉积96h制备出表观密度分别为1.64、1.68 和1.69/cm³的C/C复合材料. 考察了密度随沉积时间的变化规律, 利用三点弯曲测试了材料的弯曲强度, 采用偏光显微镜、扫描电子显微镜观察了材料的组织结构和断口形貌. 结果表明以正丙醇为前驱体, 采用ICVI工艺在1050和1150℃下制备的试样组织为高织构和中织构的混合组织, 1100℃制备的试样基体组织为均一的高织构, 其弯曲强度可达199.24MPa. 在本实验条件下, 并未发现正丙醇中的氧元素在高温下对炭纤维的腐蚀作用, 正丙醇可以作为前驱体制备高性能C/C复合材料.

关键词: C/C复合材料, 正丙醇, ICVI, 组织结构

Abstract: Two dimension needle-punched carbonfiber felts with an initial bulk density of 0.43 g/cm³ weredensified by isothermal-isobaric chemical vapor infiltration (ICVI) at 1050,1100, 1150℃and total pressure of 6kPa, using n-propanoldiluted by nitrogen as the precursor of pyrolytic carbon. The bulk density ofC/C composite after densified for 96h were 1.64 g/cm³, 1.68g/cm³and 1.69/cm³, respectively. Bulk densities of the infiltrated sampleswere determined as a function of infiltration time. The flexural strength wasinvestigated by three-point bending test. Texture and fracture surface morphologyof the samples were studied by polarized light microscope (PLM) and scanningelectron microscope (SEM). A layer of midium-textured carbon followed by alayer of high-textured carbon matrix were formed at 1050 and 1150 ℃. WhileC/C composites with pure high-textured pyrolytic carbon matrix was obtained at1100℃, with the flexural strength of 199.24MPa. No oxidationtrace was found on the surface of carbon fiber from PLM and SEM observation. Consequently,n-propanol is a promising precursor in CVI process for the densification of high-performanceC/C composites.

Key words: C/Ccomposites, n-propanol, ICVI, microstructures

中图分类号:

TB332

刘志成,张守阳,李贺军,李伟. 正丙醇 ICVI 制备 C/C 复合材料的组织结构及力学性能[J]. 无机材料学报, 2011, 26(2): 191-196.

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正丙醇 ICVI 制备 C/C 复合材料的组织结构及力学性能

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