了解多種(zhong)碳碳(tan)加工(gong)方法(fa) 2

1. 直熱式化(hua)學氣(qi)相滲透(tou)(HCVI)法(fa)

       沈(shen)陽金屬(shu)所湯(tang)素芳(fang)等(deng)在(zai)FCVI的基(ji)礎(chu)上，通(tong)過(guo) 電(dian)磁(ci)交(jiao)變電(dian)場增(zeng)加反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中氣(qi)體(ti)中間(jian)產物的活(huo)性(xing)與(yu)碰(peng)撞(zhuang)幾(ji)率，發(fa)明了HCVI方法(fa)，提升了反(fan)應(ying)速(su)率(lv)，使 小尺寸(cun)樣品僅需20h就可達(da)到1.7g/cm3。  

2. 液相浸(jin)漬法(fa)研(yan)究進展(zhan)

       液相前驅(qu)體(ti)(瀝青、樹(shu)脂等(deng))中(zhong)瀝青浸(jin)漬液的碳(tan)轉(zhuan)化率(lv)較(jiao)高(gao)，制備(bei)的C/C復合材(cai)料易(yi)石(shi)墨化，抗燒(shao)蝕(shi)和熱(re)震性能好(hao)。樹脂浸(jin)漬液制備(bei)的C/C復合材(cai)料雖然(ran)密 度(du)較(jiao)低(di)，但(dan)強度(du)高(gao)，耐(nai)酸(suan)堿(jian)性(xing)強(qiang)。液相浸(jin)漬技(ji)術(shu)相比CVI技(ji)術(shu)優(you)點在(zai)於(yu)碳基(ji)體(ti)硬(ying)度高(gao)、耐(nai)腐(fu)蝕(shi)、成(cheng)本(ben)低、周(zhou)期短、適(shi)用於(yu)制備(bei)大型樣件，缺(que)點在(zai)於(yu)設備強(qiang)度(du)要(yao)求(qiu)高(gao)、工(gong)藝(yi)復雜(za)，需要反(fan)復浸(jin)漬、體(ti)積收縮(suo)大。

      液相浸(jin)漬工(gong)藝(yi)分(fen)為(wei)低壓(ya)浸(jin)漬碳(tan)化(hua)(PIC)法(fa)和(he)高(gao)壓(ya)浸(jin)漬碳(tan)化(hua)(HPIC)法(fa)。研(yan)究表明，低壓(ya)時(shi)，瀝青碳(tan)轉(zhuan)化率(lv)僅為50%左右，但在(zai)100MPa 高(gao)壓(ya)浸(jin)漬下，碳轉(zhuan)化率(lv)可(ke)達(da)90%。因此(ci)高(gao)壓(ya)浸(jin)漬碳(tan)化(hua)不(bu)僅可以(yi)提升原(yuan)料 的利(li)用率，還(hai)可以(yi)提升致(zhi)密(mi)化效率(lv)。高(gao)壓(ya)浸(jin)漬制備(bei)周(zhou)期短，但設備復雜(za)，成(cheng)本(ben)高(gao)。哈爾(er)濱(bin)工(gong)業大學蔣(jiang)文強(qiang) 等(deng)采(cai)用液相浸(jin)漬與(yu)真空(kong)熱壓(ya)燒(shao)結相結合(he)方法(fa)，解(jie)決(jue)了傳(chuan)統液相浸(jin)漬法(fa)制備(bei)周(zhou)期長、彎曲(qu)性能較(jiao)低等(deng)問(wen)題，其研(yan)究了原(yuan)料比例(li)以(yi)及(ji)浸(jin)漬溫度(du)對(dui)復合材(cai)料性能的影(ying) 響(xiang)，最(zui)終(zhong)獲(huo)得了密度達(da)到1.75g/cm3，最(zui)大彎曲(qu)強度(du)可(ke)達(da)383MPa的C/C復合材(cai)料。

      西北(bei)工(gong)業大學開(kai)發(fa)了超高(gao)壓(ya)成(cheng)形(xing)工(gong)藝(yi)，該(gai)工(gong)藝(yi)利(li)用普通(tong)壓(ya)力(li)機(ji)施(shi)壓(ya)，可(ke)大幅度(du)提高(gao)浸(jin)漬效率(lv)，獲(huo)得與(yu)熱等(deng)靜壓(ya)相近(jin)的浸(jin)漬碳(tan)化(hua)效果(guo)。目前應(ying)用最(zui)多的方法(fa)為(wei)真(zhen)空(kong)壓(ya)力(li)浸(jin)漬(VPI) 法(fa)，通(tong)過(guo)抽真空(kong)使浸(jin)漬液在(zai)負壓(ya)的作(zuo)用下充(chong)分(fen)浸(jin)潤(run)碳(tan)纖(xian)維(wei)預(yu)制體(ti)，之(zhi)後(hou)施(shi)加(jia)高(gao)溫高(gao)壓(ya)使前驅(qu)體(ti)碳化(hua)生成(cheng)碳(tan)基(ji)體(ti)。該方法(fa)浸(jin)漬效率(lv)高(gao)，十(shi)分(fen)有(you)利於(yu)前驅(qu)體(ti)碳化(hua)與(yu)固化。

壓(ya)力(li)浸(jin)漬法(fa)通(tong)常用於(yu)高(gao)密(mi)度(du)耐(nai)燒(shao)蝕(shi) C/C 復合材(cai)料，而對(dui)力(li)學性(xing)能要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)的C/C復合材(cai)料制備(bei)方法(fa)則首(shou)選(xuan)CVI工(gong)藝(yi)。

3. CLVI 法(fa)

      CLVI法(fa)是(shi)將預(yu)制體(ti)浸(jin)滲在(zai)液烴中，通(tong)過(guo)液烴在(zai)高(gao)溫下的蒸(zheng)發(fa)降低(di)預(yu)制體(ti)外(wai)側(ce)溫度(du)，實(shi)現(xian)從(cong)內而(er)外(wai)的溫度(du)差，使前驅(qu)體(ti)首先(xian)在(zai)內(nei)測高(gao)溫區沈積然(ran)後逐(zhu)漸向外(wai)側(ce)推移(yi)，完(wan)成(cheng)致(zhi)密(mi)化的過(guo)程(cheng)。該(gai)方法(fa)與(yu)等(deng)溫CVI相比：預(yu)制體(ti)始終(zhong)浸(jin)滲在(zai)前驅(qu)體(ti)中，內(nei)側溫度(du)高(gao)、氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)高(gao)，縮(suo)短(duan)了浸(jin)滲與(yu)擴散(san)的路徑；反(fan)應(ying)中(zhong)的溫度(du)差、氣(qi) 體(ti)的循環(huan)對(dui)流減弱了擴散對(dui)反(fan)應(ying)的限(xian)制，大幅提升了沈積效率(lv)。

     張(zhang)曉(xiao)虎(hu)等(deng)通(tong)過(guo)該方法(fa)制備(bei)小尺寸(cun)C/C復 合材(cai)料，僅需3h材料密度(du)可達(da)1.7 g/cm3，沈積(ji)效率(lv) 相比等(deng)溫CVI提升了近(jin)百倍。2006年，西安交(jiao)通(tong)大學王(wang)繼(ji)平等(deng)開(kai)發(fa)了CLVI雙熱源(yuan)加熱法，該(gai)方法(fa)解(jie)決(jue)了CLVI方法(fa)預(yu)制體(ti)外(wai)側(ce)溫度(du)較(jiao)低(di)、沈積延(yan)遲(chi)的問(wen)題，以(yi)煤(mei)油為前驅(qu)體(ti)，沈積(ji)3h後復合材(cai)料密度(du)約為1.72 g/cm3。

4. CVI法(fa)研究進展(zhan)

     由於(yu)CVI法制備(bei)過程(cheng)可(ke)精(jing)確(que)控制，產(chan)品性(xing)能優(you)異，是(shi)當(dang)前國(guo)內(nei)實驗(yan)室(shi)及(ji)工(gong)業化(hua)生產(chan)中應(ying)用最(zui)早和最(zui)廣的方法(fa)。但(dan)該(gai)方法(fa)制備(bei)效率(lv)低(di)、周(zhou)期長、成(cheng)本(ben)高(gao)。因(yin)此(ci)在(zai)近(jin)二十(shi)年內，國(guo)內C/C復合材(cai)料研究者不(bu)斷改進(jin)並(bing)開(kai)發(fa)新的CVI技(ji)術(shu)，使其成(cheng)本(ben)與(yu)周(zhou)期大大降低(di)，極(ji)大滿(man)足(zu)了我國在(zai)軍(jun)工(gong)及(ji)民用領域的需(xu)求(qiu)。21世(shi)紀後(hou)，經過對(dui)傳(chuan)統等(deng)溫CVI法(fa)、熱(re)梯度(du)CVI法以(yi)及(ji)壓(ya)差CVI法等(deng)工(gong)藝(yi)的改(gai)進(jin)、創(chuang)新，我國(guo)開(kai)發(fa)了壹系列新型CVI技(ji)術(shu)，主(zhu)要有：

5. 限(xian)域(yu)變溫強(qiang)制流動(dong)化(hua)學氣(qi)相滲透(tou)(LTCVI)法(fa)

    在(zai)FCVI工(gong)藝(yi)基(ji)礎(chu)上，西北(bei)工(gong)業大學侯(hou)向(xiang)輝等(deng)在(zai)此(ci)基(ji)礎(chu)上提出LTCVI 法，通(tong)過(guo)有限(xian)區域遞進(jin)控溫方式(shi)改(gai)進(jin)原(yuan)始(shi)熱(re)梯度(du)加熱(re)方法(fa)，實(shi)現(xian)前驅(qu)體(ti)的強(qiang)制流動(dong)，達(da)到材(cai)料密度(du)均勻(yun)的目(mu)的，該(gai)方法(fa)能夠(gou)在(zai)80~100h內(nei)使材(cai)料密度(du)達(da)到1.70g/cm3。陳強(qiang)等(deng)在(zai)FCVI基(ji)礎(chu)上，通(tong)過(guo)增(zeng)加脈(mai)沖(chong)電(dian)磁(ci)閥(fa)，周(zhou)期性控制樣件背(bei)壓(ya)，使 FCVI 法(fa)中(zhong)穩定(ding)流動(dong)的氣(qi)流變為(wei)脈(mai)沖(chong)流動(dong)，增(zeng)加了前驅(qu) 體(ti)在(zai)預(yu)制體(ti)中的滲透(tou)性(xing)，解(jie)決了FCVI法中由於(yu)熱端(duan) 面優(you)先沈積產生的氣(qi)流阻塞(sai)現(xian)象(xiang)，該方法(fa)可(ke)在(zai)100h內(nei)使C/C復合材(cai)料密度(du)達(da)到1.70g/cm3。

    中(zhong)南大學張(zhang)福(fu)勤等(deng)通(tong)過(guo)改良壓(ya)力(li)梯度(du)CVI的爐(lu)體(ti)，利用中心加(jia)熱(re)源(yuan)實現(xian)熱梯度(du)與(yu)壓(ya)力(li)梯度(du)相結合(he)，可快速沈(chen)積C/C復合材(cai)料盤狀(zhuang)部件(jian)，在(zai)60h內(nei)可(ke)使密(mi)度(du)達(da)到1.52g/cm3，該(gai)方法(fa)沈(chen)積(ji)效率(lv)較(jiao)高(gao)，適(shi)用於(yu)大批量(liang)盤狀(zhuang)構(gou)件(jian)的沈(chen)積(ji)。更(geng)多碳碳(tan)復合材(cai)料信息(xi)可(ke)查看http://youtv.com.cn/