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1、CVI炭-炭复合材料微观结构和生长模型第l7卷第7期V1.17No.7文章编号:中国有色金属TheChineseJournalofNonferrousMetals2007年7月Ju1.20071004-0609(2007)07-1096-05CVI炭/炭复合材料微观结构和生长模型谢志勇,黄启忠,梁逸曾,黄伯云(1.中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙410083;2.中南大学化学化工学院,长沙410083)摘要:采用自行设计的多元耦合物理场CVI炉增密炭/炭(c/c)复合材料,用炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特
2、殊的导电发热层,使坯体内部的温度场,气体反应的中间产物浓度场,电磁场等多元物理场实现耦合,实现坯体的快速增密.采用偏光显微镜研究沉积热解炭的组织结构:用x射线衍射仪研究C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸;用扫描电镜观察材料断口和热解炭沉积表面的形貌;并对CVI热解炭的生长方式进行研究.研究表明:获得SL,RL和带状等多种热解炭结构;不同的结构具有不同的形貌特征,其中SL的断口平整,RL的断口呈沟槽构造:并提出前者为小分子平滑生长模型,后者为大分子锥状生长模型.关键词:多元耦合物理场CVI;炭/炭复合材料:微观结构;
3、生长模型中图分类号:TB332文献标识码:AMicrostructureandgrowthmodelofC/CcompositesbychemicalvaporinfiltrationXIEZhi.yong,HUANGQi.zhong,LIANGYi.zeng,HUANGBai.yun(1.StateKeyLaboratoryofPowderMetallurgy,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China;2.SchoolofChemistryandChemicalEng
4、ineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)Abstract:Usingcarbonfeltasporousperforms,installingspecialelectriclayerintheperformsformingthegradsoftemperatureandelectromagnetism,C/Ccompositeswerefabricatedbychemicalvaporinfiltration(CV1)inmulti.factorco
5、uplingphysicalfields.Thetexturalofpyrolyticcarbonswereobservedbypolarizedlightmicroscopy(PLM),andthegraphitizationdegreeandmicrocrystalsizeoftheseC/CcompositeswasanalyzedbyXRD.ThemicromorphologyoffractureanddepositionsurfacewasobservedbySEM.Atlast,twokindsofgr
6、owthmodeofpyrolyticcarbonwereputforward.Theresultsshowthatroughlaminar,smoothlaminarandbandedstructurecanbeobtained,andtheirmicromorphology,graphitizationdegreeandmicrocrystalsizeexistdifferent;ThefractureappearanceofSLisveryflatandsmooth,butthatofRLisroughand
7、moregrooveexists.Theformerisdepositedbysmoothnessgrowthmodelofsmallermolecule,thelatterbytapergrowthmodelofbiggermolecule.Keywords:multi-factorcouplingphysicalfieldsCVI;carbon/carboncomposites;microstructure;growthmodel化学气相渗透(CVI)工艺是制备高性能炭/炭(c/c)复合材料的关键工序之一.C/
8、C复合材料是包含炭纤维和热解炭的二元结构.除了炭纤维本身以及纤维坯体编织结构会对C/C复合材料总体结构和性能产生影响之外,热解炭的显微结构也在一定程度上决定整个材料的综合性能.一般将热解炭分为粗糙层(RL),光滑层(SL)和各向同性(IS0)等3种典型结构,是对问题抽象后的简化认识,具有较好的可操作性【卜.其中分布均匀的高织构RL结构具有较好的摩擦磨损性能,
