李静尧，罗瑞盈

(北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京 100191)



载气对碳/碳复合材料致密化过程及微观结构的影响

李静尧，罗瑞盈

(北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京 100191)

摘要：以天然气作为碳源，以H2和N2为载气，采用等温化学气相沉积工艺制备碳/碳复合材料。采用偏光显微镜、 SEM、万能试验机等表征所制备碳/碳复合材料的微观结构、密度变化和力学性能等。研究了碳源气体与载气比例对碳/碳复合材料致密化速率和热解碳微观结构以及力学性能的影响。结果表明：载气对碳/碳复合材料的致密化速率以及微观结构有重要影响(相对于不添加载气的情况，添加H2和N2的混合气体后，碳/碳复合材料的最终密度从1.42g/cm3提高到1.71g/cm3，而密度梯度Δρ从0.15g/cm3降到0.04g/cm3)。H2对优化气相裂解成分，抑制致密化初期的表面结壳、促进高织构热解碳的形成有显著影响，而N2则对抑制致密化后期的表面结壳效果显著。

关键词：碳/碳复合材料，载气，热解碳，沉积速率，微观结构，弯曲强度

碳/碳复合材料即碳纤维增强碳基体复合材料，具有其他材料无法比拟的一系列优异性能：摩擦系数稳定、比强度高、比模量高、抗疲劳、膨胀系数低、热导率高、耐烧蚀等。尤其是在2200℃以内，强度随温度的升高而增加，并且断裂时呈现一定塑性变形，赋予了碳/碳复合材料在非氧化气氛下可以作为理想超高温结构材料的性能，被广泛用于航空航天、核能等领域[1-3]。

当前制备高性能碳/碳复合……