旋转CVI制备C/SiC复合材料

无机材料学报

旋转CVI制备C/SiC复合材料

肖鹏; 徐永东; 张立同; 成来飞

西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安 710072

收稿日期:1999-10-08 修回日期:2000-01-03 出版日期:2000-10-20 网络出版日期:2000-10-20

Rapid Fabrication of C/SiC Composites Using Rotating Chemical Vapor Infiltration

XIAO Peng; XU Yong-Dong; ZHANG Li-Tong; CHENG Lai-Fei

State Key Laboratory of Solidification Processing; Northwestern Polytechnical University Xi an 710072 China

Received:1999-10-08 Revised:2000-01-03 Published:2000-10-20 Online:2000-10-20

摘要/Abstract

摘要： 旋转ＣＶＩ是在ＣＶＩ原理基础上发展的一种制备Ｃ／ＳｉＣ复合材料的新工艺，通过石墨衬底的旋转，使预制体的制备与基体的沉积同步进行，能有效消除一般ＣＶＩ工艺过程中存在的“瓶颈”效应．在自制的旋转ＣＶＩ设备上实验，探索了旋转ＣＶＩ工艺参数中ＣＨ_３ＳｉＣｌ_３（ＭＴＳ）的流量与浓度、沉积温度和Ｃ布缠绕线速度对ＳｉＣ基体沉积速度，以及沉积温度对基体结构的影响．并在低压（５ｋＰａ）、高温（１１００℃）、４００ｍＬ·ｍｉｎ^－１Ｈ_２、２００ｍＬ·ｍｉｎ^－１Ａｒ、ＭＴＳ４０℃与Ｃ布以１．１～３．５ｍｍ·ｍｉｎ^－１的线速度连续旋转的沉积条件下，实现了单丝纤维间微观孔隙、纤维束之间以及Ｃ布层间宏观孔隙的致密化同步完成．

关键词: 旋转CVI, C/SiC复合材料, 沉积速度, 基体结构

Abstract: Rotating chemical vapor infiltration (RCVI) is an improved process for fabricating C/SiC composites, and it is based on chemical vapor infiltration principle.
In RCVI process, layer-by-layer of carbon cloth and deposition of matrix were done synchronously by rotating of a graphite axis, with the result that the bottle-neck
effect of gas diffusion in traditional processes was eliminated. The effect of flux and concentration of methyltrichlorosilane (MTS, CH₃SiCl₃), deposition temperature and rotational
linear velocity of carbon cloth on deposition rate of silicon-carbide matrix, and the effect of deposition temperature on structure of silicon-carbide matrix, were studied
with lots of experiments. Three different kinds of pores, which are micro-gap around filaments, macro-holes due to weaving and spaces between plies of carbon
cloth, were rapidly filled with SiC matrix at the same time. The optimal conditions for deposition are a low pressure of 5kPa, a high temperature of 1100℃,
400 mL·min^-1 and 200 m·min^-1 flow rates of H₂ and Ar, respectively, a MTS temperature of 40℃ and a 1.1～3.5mm·min^-1
rotational linear velocity of carbon cloth.

Key words: rotating-CVI, C/SiC composites, deposition rate, matrix structure

中图分类号:

TQ174

肖鹏,徐永东,张立同,成来飞. 旋转CVI制备C/SiC复合材料[J]. 无机材料学报.

XIAO Peng,XU Yong-Dong,ZHANG Li-Tong,CHENG Lai-Fei. Rapid Fabrication of C/SiC Composites Using Rotating Chemical Vapor Infiltration[J]. Journal of Inorganic Materials.

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