本项目将微波引入到CVI工艺中,提出了一种新的炭/炭复合材料致密化技术-微波热解CVI工艺(MCVI)。通过对炭纤维预制体的微波热效应和微波损耗机理研究,提出了偶极子极化、界面极化及电导损耗三种微波损耗机制,并建立了相应的损耗模型。通过对MCVI工艺致密化的过程的研究,提出了热解炭的层状生长模式,最终建立了微波CVI过程理论模型,推动了复合材料制备工艺和基础理论的发展。通过沉积温度、气体浓度和滞留时间等参数对热解炭组织的影响规律的研究,实现了从内到外的热解炭的逐步沉积。项目突破了传统CVI工艺的限制,集快速加热、定向传质、温度梯度等手段为一体,获得了多种加速措施的叠加,实现了炭/炭复合材料的快速制备。采用项目自主研制的MCVI实验设备,在30小时内制备出密度为1.73~1.84 g/cm3的炭/炭复合材料,致密化速率最高达0.063 gcm-3h-1。项目发现,采用MCVI工艺,可制备出了气相生长炭纤维,结合气相生长炭纤维的结构与外貌特征,对气相炭纤维的生长过程进行了描述,提出了MCVI工艺生长气相炭纤维的生长模型。
英文主题词Carbon/carbon composites; Microwave heating;Chemical vapor infiltration; Gas grown carbon fibers; Deposition mechanism