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.

[1]	全文心, 余艺平, 方冰, 李伟, 王松. 管状C/SiC复合材料高温空气氧化行为与宏细观建模研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 920-928.
[2]	王洪达, 冯倩, 游潇, 周海军, 胡建宝, 阚艳梅, 陈小武, 董绍明. SiC/SiC-哈氏合金异质连接机制及其氟熔盐腐蚀特性分析[J]. 无机材料学报, 2022, 37(4): 452-458.
[3]	马登浩, 侯振华, 李军平, 孙新, 金恩泽, 尹健. 界面相对3D-SiC/SiC复合材料静态力学性能及内耗特征的影响[J]. 无机材料学报, 2021, 36(1): 55-60.
[4]	张冰玉,王岭,王晓猛,邱海鹏. 不同先驱体制备C/SiC复合材料及其浸渍行为[J]. 无机材料学报, 2020, 35(9): 1017-1022.
[5]	黄喜鹏, 王波, 杨成鹏, 潘文革, 刘小瀛. 基于声发射信号的三维针刺C/SiC复合材料拉伸损伤演化研究[J]. 无机材料学报, 2018, 33(6): 609-616.
[6]	何飞, 李亚, 骆金, 方旻翰, 赫晓东. 具有气凝胶结构特征的C/SiO₂和C/SiC复合材料研究进展[J]. 无机材料学报, 2017, 32(5): 449-458.
[7]	赵爽, 杨自春, 周新贵. 不同界面SiC/SiC复合材料的断裂行为研究[J]. 无机材料学报, 2016, 31(1): 58-62.
[8]	王浩, 周卿军, 简科, 邵长伟, 朱旖华. C/SiC复合材料有序多孔陶瓷接头的制备及其连接技术研究[J]. 无机材料学报, 2013, 28(7): 763-768.
[9]	马青松, 刘海韬, 潘余, 刘卫东, 陈朝辉. C/SiC复合材料在超燃冲压发动机中的应用研究进展[J]. 无机材料学报, 2013, 28(3): 247-255.
[10]	李思维, 张立同, 刘永胜, 成来飞, 冯祖德, 栾新刚, 张伟华, 杨文彬. CVI B-C基体改性2D C/SiC在低温湿氧中的自愈合行为[J]. 无机材料学报, 2010, 25(11): 1199-1203.
[11]	陈博,张立同,成来飞,栾新刚. 3D C/SiC复合材料喷管在小型固体火箭发动机中的烧蚀规律研究[J]. 无机材料学报, 2008, 23(5): 938-944.
[12]	刘持栋,成来飞,梅辉,栾新刚,周俊. 2D C/SiC复合材料在1300℃水氧环境下的疲劳行为研究[J]. 无机材料学报, 2008, 23(4): 729-733.
[13]	闫联生,崔红,李克智,李贺军,王涛,宋麦丽. 炭纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的制备与性能研究[J]. 无机材料学报, 2008, 23(2): 223-228.
[14]	杨文,荒木弘,杨启法,野田哲二. 界面涂层与基体对先进CVI-SiC/SiC复合材料性能的影响[J]. 无机材料学报, 2007, 22(6): 1147-1150.
[15]	闫志巧,熊翔,肖鹏,黄伯云. MSI工艺制备C/SiC复合材料的氧化动力学和机理[J]. 无机材料学报, 2007, 22(6): 1151-1158.