溫度對乙烯熱解制備炭/炭復合材料織構的影響①

拓亞亞，張守陽，李賀軍，楊 靜，李 偉

(西北工業大學炭/炭復合材料工程技術研究中心，西安 710072)

溫度對乙烯熱解制備炭/炭復合材料織構的影響①

拓亞亞，張守陽，李賀軍，楊 靜，李 偉

(西北工業大學炭/炭復合材料工程技術研究中心，西安 710072)

以乙烯為氣態前驅體，2D針刺炭氈為預制體，在負壓條件下，沉積溫度為950～1 200℃，采用等溫CVI工藝制備炭/炭復合材料。研究了沉積溫度對復合材料密度分布及熱解炭組織結構的影響規律。結果表明，所制備的炭/炭復合材料內外密度較為均勻，較低溫度下沉積得到中織構和高織構混合組織的熱解炭，較高溫度下得到純高織構熱解炭。依據Particle-filler模型，其原因可解釋為隨溫度升高，反應中間體中芳香烴比例增大，直至其與小分子比例達到生成高織構熱解炭的條件，同時高溫導致的快速熱解也促進高織構熱解炭的生成。

C/C復合材料;乙烯;熱解炭;化學氣相滲透

0 引言

在炭/炭(C/C)復合材料的化學氣相滲透(CVI)領域中，前驅體的種類對熱解炭的組織形成有著關鍵影響，天然氣為應用最廣的前驅體，其主要成分為甲烷，含炭量低，熱穩定性高，擴散系數高，有利于均勻致密化，并易得到高織構C/C復合材料，但其沉積初期，纖維表面往往會形成很薄的中低織構層［1-2］，而不易獲得純高織構熱解炭。采用丙烯可克服這一缺點［3］，但丙烯相對分子質量較高，擴散系數低，容易過早封孔而產生結殼，導致密度不均勻。相比而言，同為烯類的乙烯相對分子質量低于丙烯，擴散系數高于丙烯，從理論上推測，其作為前驅體，有望解決甲烷前驅體在沉積初期產生的織構問題和丙烯作為前驅體過早結殼的問題。……