● 摘要
炭/炭（C/C）复合材料因为其优异的性能已经作为一种高性能新型高温材料，广泛应用于航空航天领域。等温化学气相渗积是制备高性能C/C复合材料的首选工艺。炭纤维预制体的几何尺寸、初始密度对CVI过程中气体的传质、C/C复合材料热解炭的微观结构和力学性能等有着重要影响。在充分研究预制体的几何尺寸和初始密度对CVI过程中气体传质的影响以及对C/C复合材料性能的影响的基础上，根据不同的应用需要选择和设计合适的预制体尺寸和初始密度以加快致密化速率，降低制备成本和提高材料性能具有重要意义。因此，对以下几方面进行了研究：（1）采用自行设计的快速定向化学气相渗积设备和渗积工艺制备出性能优良的C/C复合材料。自行设计的快速定向化学气相渗积炉具有致密化效率高，前驱体气体利用率高和一炉多盘渗积等特点。（2）系统研究了相同初始密度、不同内外径及厚度的预制体对C/C复合材料致密化过程、样品的平均密度和平均渗积速率的影响，建立预制体尺寸与致密化速率、样品平均密度和平均渗积速率之间的联系。通过合理设计预制体的尺寸，达到实现快速渗积的目的。（3）研究了预制体的初始密度对渗积速率、热解炭的微观结构、C/C复合材料力学性能及石墨化度的影响。为满足实际应用需求，合理选取预制体的初始密度提供理论依据和技术支持。（4）从化学气相渗积动力学入手，研究了预制体初始密度对快速定向化学气相渗积的致密化过程的影响，分析了热解炭的渗积过程和形貌。