优化CVI反应器气体流场的可视化研究

ＣＶＩ（化学气相浸渗）反应器内气体的输运对基体的沉积速度与沉积质量有重要的影响。用一套结构简单、可操作性强的气体流动可视化设备，对底部进气的等温等压ＣＶＩ反应器内气体流场进行了模拟研究，得到如下结论：在气体入口处采用涡流器与多孔整流器，能消除中心射流并减小上部回流区域，扩大反应器的有效使用空间；使衬底与气体主流方向成一定的夹角，能有效阻止气体边界层的分离。     

浸渗时间对C/C-SiC复合材料显微结构和力学性能的影响

采用反应熔体浸渗法,经不同的浸渗时间渗Si制备了3种不同的C/C-SiC复合材料,测试了材料的增重率、体积密度、断裂韧性及三点弯曲强度,分析了材料的物相组成,并观察了材料的显微结构.结果表明,在得到的C/C-SiC复合材料中,主要存在纳米级和微米级2种尺度的SiC颗粒,随着浸渗时间延长,材料的体积密度和SiC含量随之增加,但抗弯强度随之降低.浸渗时间从0.5 h延长到5 h,材料的密度从2.16 g·cm-3增加到2.21 g·cm-3,SiC的质量百分含量从21.54%增加到31.72%,三点弯曲强度从133 MPa下降到86 MPa,3种复合材料均表现出一种类似于金属材料的非脆性断裂行为,断裂应变约为1.3%,断裂韧性为9～10 MPa·m1/2.     

化学气相渗透制备SiCp/SiC复合材料

在颗粒陶瓷基复合材料中引入一种颗粒团结构,探索了此结构的跨尺度、非均匀复合效应对颗粒陶瓷基复合材料的力学性能影响.采用造粒的方法制备了SiC颗粒团聚体,并利用此颗粒团聚体压制成疏松预制体;采用化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)制备SiC基体,并研究了这种复合材料的微结构与力学性能的关系.     

MOCVI制备Nextel 720/SiO2复合材

研究了MOCVI(MetalOrganicChemicalVaporInfiltration)方法制备Nextel720/SiO     

连续同步复合法快速制备C/SiC复合材料

 连续同步复合法是一种建立在传统 CVI原理基础上的制备碳布增韧陶瓷基复合材料的新工艺 ,在制备过程中碳布通过连续缠绕在旋转的石墨衬底上 ,使纤维预制体的制备与基体的热解沉积同步进行 ,从而实现增韧相与基体在宏观和微观尺度上同步复合。通过控制反应物气体浓度、沉积温度与碳布缠绕线速度 ,达到控制微观孔隙网络与宏观孔隙的协调致密化。采用连续同步复合法制备碳布增韧 Si C基复合材料 ,实际密度可达其理论密度的 93 % ,制备周期显著缩短。     

CVI反应器内部气体流场的有限元模拟及优化设计

采用有限元计算方法,研究了CVI反应器内部的流场特征.对于形状简单的构件,构件的放置方式和阵列对气体的流动状态具有显著的影响.与横向阵列相比,纵向阵列能充分保证构件沿其长度方向流场均匀性,减小回流现象;在反应器中,随着纵向阵列试样数量的增加和分布均匀性的提高,气体流动速度增大,流场均匀性提高.减少反应器内部的自由空间,是提高流场品质和化学气相沉积效果的关键.基于减少反应器内部的自由空间的原则,针对杯形复杂构件,提出了通过加入与其几何形状相适应的导流板工装,有效避免了在构件内部和外部形成回流区,实现流场的优化设计.     

CIV工艺过程中气体传质模型与计算

在建立碳布叠层体心立方模型、碳布叠层立方模型和纤维束叠层模型典型预制体的宏观孔隙结构几何模型和气体传质数学模型的基础上 ,研究了CVI(chemicalvaporinfiltration)工艺过程中孔隙网络结构对气体比渗透率和材料致密度的影响。结果表明 :孔隙网络的结构与形状是决定反应气体在孔隙中的比渗透率和部件最终致密度的主要因素之一。     

C/SiC-W复合材料的制备与表征

采用化学气相渗透(CVI)结合溶液浸渍法制备C/SiC-W多元基复合材料,利用XRD和SEM对材料的物相组成及微观结构进行表征,并对制备过程的反应机理进行初步探讨.结果表明,W在复合材料中成颗粒团聚状,它不仅能渗入到复合材料的纤维束间,还渗入到纤维束内.制得C/SiC-W复合材料的密度为4.1g/cm3,开气孔率为12%.     

优化CVI反应器气体流场的可视化研究

CVI(化学气相浸渗 )反应器内气体的输运对基体的沉积速度与沉积质量有重要的影响。用一套结构简单、可操作性强的气体流动可视化设备 ,对底部进气的等温等压CVI反应器内气体流场进行了模拟研究 ,得到如下结论 :在气体入口处采用涡流器与多孔整流器 ,能消除中心射流并减小上部回流区域 ,扩大反应器的有效使用空间 ;使衬底与气体主流方向成一定的夹角 ,能有效阻止气体边界层的分离     

旋转CVI制备陶瓷基复合材料碳界面层

用旋转ＣＶＩ工艺，通过优化工艺参数，在低压（５ｋＰａ）、高温（１１００℃）、高Ｃ３Ｈ６ 浓度（６２．５ｖｏｌ％ ）以及３．５ｍ ｍ ·ｍ ｉｎ－ １ 碳布旋转线速度条件下，在二维碳布上快速制备了厚度均匀（０．２５μｍ ）、表面规整的致密热解碳界面层。实验结果表明：沉积温度对界面层表面状况有较大的影响；采用减压法与优化沉积炉结构与几何尺寸，能有效防止高温高Ｃ３Ｈ６ 浓度下炭黑的形成。