【摘 要】
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C/C复合材料是由碳纤维与碳基体所组成的新型复合材料。C/C复合材料具有高温强度高、耐腐蚀、热膨胀系数小、耐烧蚀及生物相容性好等优点,被广泛应用于航空航天、军事、核能源和生物医学等领域。到目前为止,国内外学者研究出了众多制备C/C复合材料的方法,如化学气相渗透法（CVI）、液相浸渍法、等温化学气相渗透法（ICVI）、热梯度化学气相渗透法（TG-CVI）、强制流动化学气相渗透法（FCVI）、脉冲化学
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C/C复合材料是由碳纤维与碳基体所组成的新型复合材料。C/C复合材料具有高温强度高、耐腐蚀、热膨胀系数小、耐烧蚀及生物相容性好等优点,被广泛应用于航空航天、军事、核能源和生物医学等领域。到目前为止,国内外学者研究出了众多制备C/C复合材料的方法,如化学气相渗透法（CVI）、液相浸渍法、等温化学气相渗透法（ICVI）、热梯度化学气相渗透法（TG-CVI）、强制流动化学气相渗透法（FCVI）、脉冲化学气相渗透法等。其中化学气相渗透法是制备高性能C/C复合材料最常用的方法。工业生产中由于等温CVI工艺较为简单,使其成为工业生产中应用最广的工艺,但由于其制备周期太长,制备成本高,导致国内外商用C/C复合材料的价格居高不下,限制了C/C复合材料在诸多领域的应用。针对C/C复合材料制备周期长的问题,本文使用间歇加热定向脉冲气流TG-CVI工艺,在较短的时间内制备出性能优良的C/C复合材料,并研究了不同工艺参数对C/C复合材料微观组织结构与力学性能的影响,主要研究结果如下:（1）本课题中制备C/C复合材料的工艺综合了间歇加热、热梯度CVI、定向气流CVI与脉冲CVI的优点,显著缩短了C/C复合材料的制备周期,提高了致密化速率,是传统ICVI的3倍以上,约为定向脉冲气流TG-CVI的1.4倍。（2）在相同的沉积时间内,随着间歇加热温度差的增大,C/C复合材料的致密化速率明显提高,C/C复合材料的表观密度提高。当温度差为150℃时,致密化速率为35.2×10-3 g·cm-3·h-1,试样完全致密时其表观密度可以达到1.82 g·cm-3,抗弯强度为119.64 MPa。（3）在间歇加热温度差为100℃的基础上控制外侧温度保持850℃不变,C/C复合材料的致密化速率进一步提升至35.7×10-3 g·cm-3·h-1,表观密度为1.785 g·cm-3,抗弯性能可达111.67 MPa。（4）使用间歇加热定向脉冲气流TG-CVI法制备的C/C复合材料微观结构主要是光滑层结构,并且间歇加热的温度差对C/C复合材料的石墨化度与表观微晶尺寸影响不太明显。（5）间歇加热温度差的变化对C/C复合材料的力学性能影响显著。当间歇加热的温度差为150℃时,C/C复合材料的抗弯强度为119.64 MPa,断裂模式为脆性断裂;当间歇加热温度差为0℃时,C/C复合材料的抗弯性能较差,呈现为假塑性断裂。
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