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本文以碳布/碳纤维叠层针刺预制体为增强体,采用三种致密化工艺对其进行致密,得到三组碳/碳(C/C)复合材料,对其进行力学、热学性能检测及微观结构分析,通过测试数据的定量比较分析,研究了不同致密化工艺对C/C复合材料性能和结构的影响。
结果表明,在C/C复合材料制造过程中,致密化工艺的选取对材料的性能影响很大,通过合理选取致密化工艺,可设计材料所需的性能。在试验中,不同致密化工艺所制备C/C材料的热学、力学性能各有所长,以C/C复合材料抗热震因子和抗烧蚀性能指标来评价不同致密化工艺,结果采用化学气相沉积(CVD)、沥青高压浸渍碳化及树脂常压碳化工艺所制备的RLS试样具有较高的抗热震性能,综合性能较好;碳布/碳纤维叠层针刺C/C复合材料,在热解碳含量一定的基础上,采取引入树脂碳的致密化工艺途径有利于提高该材料的烧蚀性能。
从不同致密化工艺所制备C/C材料的微观结构分析中可看出,CVD工艺产生的热解碳与碳纤维的界面结合较紧密,包覆在碳纤维周围生长,形成似“圆筒形”多层结构;而沥青碳和树脂碳填充在离碳纤维较远的空隙区域,呈现“层状”及“条状”特征。因此,在致密化工艺选择时,可首先选择CVD工艺,生成的热解碳与纤维界面结合好,在此基础上引入树脂碳或沥青碳,填补材料中的孔隙处,发挥其致密工艺效率高的优点,提高材料的性能。