化学气相渗透工艺(CVI)制备陶瓷基复合材料的进展研究

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1、技术前沿TECHNOLOGYFRONT化学气相渗透工艺（CVI）制备陶瓷基复合材料的进展研究ProgressinCeramicMatrixCompositesFabricatedbyChemicalVaporInfiltration(CVI)Process中航工业复合材料技术中心先进复合材料国防科技重点实验室焦健刘善华通过5种CVI方法，即通过不同工艺参数控制方法，可获得制备周期短、密度高、致密化速率高和密度梯度小的复合材料，可用于不同结构形式的预制体基体（SiC）致密化。此外，CVI工艺是制备界面层（PyC和BN）的最佳工艺，若与PIP、MI等工艺配合使用，可达到最优

2、效果，是未来该领域发展的主要方向。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.14.101焦健低、耐高温、耐磨损等优异特性，是航<700℃，采用该材料制造的M88-2毕业于德国斯图加特大学，获得化学博士学位，之后在美国能源部橡空航天等装备高温结构件的首选材发动机外调节片已于1996年完成了树岭国家实验室从事博士后研究工料。目前，常见的陶瓷基复合材料主试车工作，并进入生产阶段；随后，作。现任中航工业复合材料技术中心®要包括碳纤维增强碳化硅（Cf/SiC）该公司研制出的SEPCARNBINOX技术发展部副部长，负责公司陶瓷基复合材料和碳化硅纤维增强碳

3、化硅A500型自愈合Cf/SiC复合材料耐及碳基复合材料专业相关工作，承担、参与了多项基础研究、预先研究及型（SiCf/SiC）复合材料两大类。温能力有了大幅提升，达到了900℃号攻关项目，发表学术论文50余篇。陶瓷基复合材料的制备方法主以上；最近，该公司又研发出以®要包括化学气相渗透法（ChemicalCERASEPA373为代表的一系列VaporInfiltration，CVI）、先驱体浸渍裂SiCf/SiC复合材料，其高温抗氧化性航空航天装备的研制是一个复解法（PIP）、热压法（HP）、反应熔体能得到进一步提升。杂的系统工程，涉及多学科的科学、渗透法（RMI）等。

4、其中，采用CVI技术及现代化工程方法等一系列问法制备的复合材料性能高，是最早实化学气相渗透（CVI）基本概念题。其中，新材料是装备研制的物质现发动机构件工程化应用的方法。CVI法是化学气相沉积（CVD）法基础，两者之间相互制约、相互促进。Snecma公司是该领域的先行者，该的一种延伸。1962年，Bickerdike首次®陶瓷基复合材料通常指以陶瓷为基公司研发的SEPCARNBINOXA262提出利用CVI法增加多孔碳材料的密[1]体与纤维复合的一类材料，具有密度型Cf/SiC复合材料，其使用温度度。1964年，Jenkins利用CVI法2015年第14期·航空制造技术

5、101技术前沿TECHNOLOGYFRONT制备了碳化铬增强多孔氧化铝复合壁炉体，广泛应用于研究和生产领[2]材料，并申请专利。此后，CVI法域，其特点是温度和压力在渗透过程[3]获得广泛关注。Kotlensky在1973中保持恒定。因此，反应产物的一致利用CVI法制备了C/C复合材料。性较好，可同时放入多个不同结构或[4]德国卡尔斯鲁厄大学的Fitzer教授形状的纤维预制体制备复合材料，其在20世纪70年代采用CVI法研究模型如图1所示。纤维增强SiC基复合材料。同时，法热流50μm国波尔多大学的Naslain教授开始（a）纤维束内孔隙发展等温-等压化学气相渗透技术（

6、I-CVI）制备碳纤维增韧SiC基复合材料，以提高C/C复合材料的抗氧化[5]热流性能。1984年，美国橡树岭国家实验室的Lackey教授发展了强制对流图1I-CVI模型[6]化学气相渗透法（F-CVI）。美国I-CVI过程的驱动力是先驱体杜邦和法国SEP公司最先实现I-CVI的浓度梯度。先驱体在低压下渗透、300μm技术应用的产业化。扩散到多孔预制体内部，越往纤维预CVI法是将先驱体通入反应炉制体内部反应，气体的浓度越低。因（b）纤维束间孔隙内在多孔预制体内部连续、多次沉积此，优先在纤维预制体的近表面形成图2I-CVI法制备的Cf/SiC复合材料的两种残余孔隙某种物质

7、而形成致密的复合材料。致密基体。I-CVI的主要目标是最[7]Fitzer等提出了CVI过程模型步骤：大限度地增加致密速度并减少密度制体放置在一个含水冷装置的固定（1）反应气体扩散到纤维预制体孔梯度，使整个复合材料的性能和结构平台，预制体的底部和侧面被冷却，隙表面；（2）反应气体扩散进入纤维保持稳定。但是，由于反应气体的沉以防止沉积发生，仅加热纤维预制体预制体内部；（3）反应气体吸附在孔积速率和质量传输两个竞争机制的顶部，在纤维预制体内部就存在一个隙的内表面；（4）在纤维表面发生化存在，高的沉积速率将导致预制体从温度梯度。先驱体被强制从纤