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碳碳復合材料化學致密化工藝基本方法
化學氣相沉積碳/碳復合材料的基本方法
CVD方法包括等溫法、熱梯度法、差壓法、脈沖法和等離子體輔助CVD法。
1等離子體輔助化學氣相沉積(PACVD):在常規(guī)化學氣相沉積技術中，需要外部加熱碳和氫以進行初始反應。體分解，而在PACVD技術中，利用等離子體中電子的動能來激發(fā)氣化學反應。離子加強化學氣相沉積輝光放電等離子體是一種被高頻電場電離的低壓低溫氣體。等離子體的電離狀態(tài)由以下因素決定電子的高能量是以某種方式維持的。當施加電場時，因為電子的質(zhì)量是光，所以電子的透射能量高。同時，由于等離子體中電子和離子的質(zhì)量差異，能量從電子向離子的轉(zhuǎn)移受到限制，導致電子當高能電子引起電離并通過與烴氣體的相互作用時，動能迅速增加到可以發(fā)生非彈性碰撞的程度。分子相互作用形成自由基，自由基在坯體中聚合形成沉積碳。因為等離子體具有高的能量，所以化學反應在相當?shù)偷臏囟认?一般低于300℃)被激發(fā)。同時，由于它的非均衡性性，等離子體不會加熱碳氫氣體和坯體。然而，PACVD和常規(guī)CVD之間的化學反應的熱力學原理不是同理，沉積碳的結(jié)構也大不相同。
2.等溫法:即將坯體置于等溫空間，在適當?shù)膲毫ο?，不斷從坯體表面除去烴類氣體。通過表面，通過氣體的擴散，反應氣體進入樣品的孔中進行沉積。該方法的特點是工藝簡單。但是周期很長，產(chǎn)品容易產(chǎn)生表面涂層，最終密度不高。
3.差壓法:差壓法是浸泡法的一種變體，是沿坯體厚度方向一定的氣體壓力。差，反應氣體被迫通過多孔體。該方法具有沉積速度快、沉積滲透時間短、碳沉積均勻的優(yōu)點甚至，產(chǎn)品不容易形成表面涂層。
4脈沖法:此法是一種改進的浸泡法。在沉積過程中，脈沖閥用于交替充氣和排氣。排空和抽真空的過程有利于氣體反應產(chǎn)物的排除。脈沖法適用于C/C，因為它可以增加穿透深度。復合材料在后期被致密化。
5熱梯度法:坯體內(nèi)外表面形成一定的溫差，烴類氣體流經(jīng)坯體的低溫表面。樣，也依靠氣體擴散，將反應氣體擴散到微孔中進行沉積，因為反應氣體首先接觸。是低溫表面，因此，大量沉積發(fā)生在樣品的內(nèi)側(cè)，表面很少或沒有沉積。隨著沉積過程的進行生坯的內(nèi)側(cè)被致密化，內(nèi)外表面之間的溫差變得越來越小。沉積區(qū)逐漸向外移動，最終得到由內(nèi)向外完全致密的產(chǎn)品。該方法周期短，產(chǎn)品密度高。存在的問題是重復性差，不能同時沉積不同的物體和多個物體，物體的形狀不能太復雜了。
