復合材料工藝及設備-資料下載頁
2025-05-15 10:08本頁面
【正文】 SiC陶瓷和 Si3N4陶瓷等。 文庫專用 98 2. 連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料生產(chǎn)工藝 使用最多的工藝方法有：化學氣相沉積法（ CVD法）、化學氣相滲透法（ CVI法）、直接熔融氧化法 (LANXIDE法）和溶膠－凝膠與有機聚合物先驅(qū)轉(zhuǎn)化法（有機聚合物高溫裂解法）。 文庫專用 99 （ 1）化學氣相沉積法 CVD(Chemical Vapor Depositon) C纖 /SiC氣相沉積原理圖示 它是將連續(xù)纖維（或晶須）制成預成型坯體，而后置于化學氣相沉積爐內(nèi)，通過高溫條件下的氣相反應形成復合材料基體物質(zhì)沉積，填充于骨架纖維中，從而直接獲得陶瓷基復合材料制品。 文庫專用 100 （ 2）化學氣相浸漬法 (Chemical Vapor Impregnation, CVI) ?CVI法是在 CVD法基礎上發(fā)展起來的； ?CVI法主要有六種，最具代表性的為等溫 CVI法（ ICVI）和熱梯度強制對流 CVI法（ FCVI） 文庫專用 101 原理： 利用 CVD的原理，設法使氣相物質(zhì)在加熱的纖維表面或附近發(fā)生化學反應，形成基體物質(zhì)沉積于骨架纖維中，從而獲得陶瓷基復合材料制品。 化學氣相浸漬法 (Chemical Vapor Impregnation, CVI) 以在 1200 1400 K的溫度下制備 SiC陶瓷基復合材料為例： CH3Cl3Si(g) + H2(g) SiC(s) + 3HCl(g) + H2(g) 有的時候還可以用原料氣，如氧化鋁基體復合材料的制備，在 950 1000 ℃ 和 2～ 3 kPa 的壓力下 : H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO (g) 2AlCl3(g) + H2O (g) Al2O3(s) + 6 HCl(g) 2AlCl3(g) + 3H2(g) + 3CO2(g) Al2O3(s) + 3CO(g) + 6HCl(g) 文庫專用 103 ? ICVI工藝又稱靜態(tài)法，是將被浸漬的預制件放在等溫室中，反應物氣體通過擴散滲透到多孔預制件中，發(fā)生化學反應并沉積，反應副產(chǎn)物氣體也通過擴散逸出； ? 由于傳質(zhì)過程主要通過氣體擴散進行，沉積過程緩慢，且只限于薄壁部件； ? 為了提高復合材料的致密度，沉積過程中要對部件進行表面加工，以恢復沉積速度。 文庫專用 104 文庫專用 105 ? (熱梯度強制對流 CVI) FCVI法的原理是通過迫使氣體流動和建立溫度梯度來避免浸漬孔隙的堵塞。 ? 具體實現(xiàn)為 :在預制件內(nèi)施加一個溫度梯度，同時施加一個反向的氣體壓力梯度，迫使反應氣體強行通過預制件。在低溫區(qū)不發(fā)生反應，在高溫區(qū)發(fā)生反應并沉積。 ? 可以制作厚壁部件，但由于設備和模具的限制，不適于制作形狀復雜的部件。 文庫專用 106 文庫專用 107 利用氣體與基體的反應合成制備陶瓷基復合材料的方法有 CVD(Chemical Vapor Depositon)和 CVI(chemical vapor infiltration或chemical vapor impegnation)。二者的主要差異在于前者的析出的場所是基體的表面，而后者的析出的場所是基體 (預成形體 )的內(nèi)側(cè)。 氣相的化學反應 文庫專用 108 CVD和 CVI 文庫專用 109 CVI 工藝的優(yōu)點： ? 適用于很多種類的陶瓷基體與增強纖維，可制備硅化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等多種陶瓷基復合材料； ? 可以在較低溫度下制備復合材料，材料內(nèi)部殘余應力低，纖維幾乎不受損傷； ? 可制備大尺寸、復雜形狀和近凈形的部件； ? 制備的復合材料在高溫下仍有好的機械性能。 缺點： ? 速度慢、成本高、材料致密度低（孔隙率 10～ 15％） 文庫專用 110 3. 溶膠 凝膠法 (Sol Gel) 工藝步驟： ? 制備陶瓷基體組元溶膠； ? 加入增強相（顆粒、晶須、纖維等）并使其均勻分布于溶膠中； ? 得到穩(wěn)定均勻分布有增強相的陶瓷基體組元凝膠； ? 干燥，壓制，燒結(jié)后即可形成復合材料。 文庫專用 111 溶膠 凝膠法 (Sol Gel) 連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料示意圖。 文庫專用 112 溶膠 凝膠法 (Sol Gel) 真空浸漬增強 陶瓷基復合材料示 意圖。 文庫專用 113 溶膠 凝膠法 (Sol Gel) 優(yōu)點： ? 陶瓷基體成分容易控制，純度高； ? 加工溫度較低； ? 得到的復合材料的均勻性好。 缺點： ? 較大的收縮率，基體容易開裂； ? 生產(chǎn)效率低。 文庫專用 114 ?locarr=2%7C9%7C1
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