【環(huán)氧板】工藝的基礎(chǔ)

由于環(huán)氧板中沉積反應(yīng)與氣體輸送存在內(nèi)在的競爭.沉積速率相對(duì)重的密度梯度，影響材料性能,而過慢則使致密化所需時(shí)間過長。因此各種環(huán)氧板 :工藝都在保證致密化均勻性的同時(shí),盡快提高沉積速率。

目前已發(fā)展了多種環(huán)氧板材料CV1致密化工藝。最為傳統(tǒng)、也是目前應(yīng)用最為廣泛的是等溫環(huán)氧板工藝(ICVD)。它具有設(shè)備簡單、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)復(fù)雜形狀制件可處理性強(qiáng)，并可實(shí)現(xiàn)多制品同時(shí)滲透。但I(xiàn)環(huán)氧板工藝存在氣體擴(kuò)散傳輸與預(yù)制體診透性方面的限制，為保證制件的密度均勻性,只能通過低溫、低氣體濃度來增進(jìn)滲透作用，這導(dǎo)致致密化周期很長(500~600 h甚至上千小時(shí))，制件成本較高。

為提高氣態(tài)先驅(qū)體的傳輸效率、增大基體的沉積速率、縮短C/C復(fù)合材料的致密化周期、提高制件密度的均勻性,多年來,各國研究人員對(duì)I環(huán)氧板工藝進(jìn)行了多方面改進(jìn)。從控制氣體傳輸模式與預(yù)制體溫度特征兩方面出發(fā)，主要發(fā)展了四種環(huán)氧板工藝，即等溫壓力梯度環(huán)氧板、熱梯度CV1、脈沖環(huán)氧板及熱梯度強(qiáng)制流動(dòng)環(huán)氧板(F環(huán)氧板。這些方法在第13章陶瓷基復(fù)合材料的環(huán)氧板制備工藝中已做具體表述，在此不再贅述。

在常用環(huán)氧板工藝的基礎(chǔ)上，通過等離子體、電磁場等輔助手段加強(qiáng)CV1過程，發(fā)展了些新型環(huán)氧板工藝,其中比較成熟的有以下幾種:

(1)等離子體增強(qiáng)等溫(或熱梯度)低壓環(huán)氧板。等離子體增強(qiáng)等溫(或熱梯度)低壓CV1過程如圖14-13所示,反應(yīng)室通人CH或CH/H2混合氣體，預(yù)制體位于兩極之間的放電區(qū)域中，被激活的中間先驅(qū)體產(chǎn)物持續(xù)時(shí)間約1 s,自由基持續(xù)0.1~10 ms,類似于常規(guī)環(huán)氧板中的氣體駐留時(shí)間。預(yù)制體內(nèi)通人電流而得以加熱，沉積溫度可從通常的1100C降至850C,沉積速率可提高4~10倍,材料密度可達(dá)到1.65g/cm3,其微觀組織結(jié)構(gòu)為光滑層熱解碳基體。該技術(shù)與I環(huán)氧板相比，可在同樣的沉積速率下降低制備溫度，從而降低能耗,但沉積20h需中斷工藝清理反應(yīng)室，且總的制備時(shí)間相對(duì)來說仍較長，制件內(nèi)存在密度梯度,外表面密度高,芯部密度較低。

(2)限域變溫壓差環(huán)氧板(LT環(huán)氧板。限域變溫壓差環(huán)氧板工藝是西北工業(yè)大學(xué)開發(fā)的一-種新的C/C復(fù)合材料快速致密化專利技術(shù)。該工藝以F環(huán)氧板工藝為基礎(chǔ),綜合了熱梯度環(huán)氧板和等溫壓力梯度環(huán)氧板的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)加入了致密化進(jìn)程控制手段。隨致密化的進(jìn)行，通過限域加熱控制，使預(yù)制體內(nèi)不同位置的受熱環(huán)境發(fā)生改變，有效控制沉積區(qū)域的溫度,達(dá)到對(duì)整個(gè)致密化進(jìn)程控制的目的，有利于在整個(gè)預(yù)制體內(nèi)獲得較為徹底的致密化效果。該工藝中氣體首先在預(yù)制體上表面沉積,再調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，使沉積表面逐漸向下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制體自上而下的逐是政責(zé)化(見用414),最終制得的crC復(fù)合材料具有比較均勻的密度。采用該工藝可在上內(nèi)制備出厚度為10 m密度在1.7 8/om以上的C/C復(fù)合材料制件(且具有較好的密

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