汤哲鹏
,
徐伟
,
李爱军
,
张中伟
,
白瑞成
,
王俊山
,
任慕苏
新型炭材料
分别运用总括非均相反应机理和详细非均相反应机理,结合均相反应机理(包括285种气相组分,1 074个气相可逆基元反应)来模拟C3H8在CVI工艺条件下炭纤维表面热解炭的沉积过程,进而对实验中的气相组分和热解炭的形成过程进行预测.总括非均相反应机理对炭沉积反应进行了简化处理,气相中的烃组分直接在表面脱氢沉积为热解炭;而详细非均相反应机理则利用表面基元反应来描述热解炭沉积过程,包括66种表面组分和250个表面基元反应.本文以C3H8为炭源,N2为稀释气体,温度1 173～1 323 K、低压(2.6 kPa)和滞留时间为0.5 ～4 s条件下的连续搅拌釜反应器为模型进行模拟,气相组成和沉积动力学两方面的预测与实验结果都较好吻合.计算表明在该设定条件下热解炭的前驱体主要为不饱和小分子(C2H2和C2H4)和甲基,进而利用这些组分定量解释热解炭的沉积动力学.
关键词:
模拟
,
热解炭
,
表面动力学
,
丙烷
,
化学气相渗透
房金铭
,
许正辉
,
张中伟
,
李爱军
,
汤哲鹏
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.007
以甲烷为前驱体,碳布缝合织物为预制体,采用等温化学气相渗透(ICVI)工艺,在1 368 K温度和1 s滞留时间下制备了C/C复合材料.采用压汞仪表征不同致密化时间下预制体的孔隙分布,采用偏光显微镜观察热解碳的结构.结果表明:预制体的孔隙分布呈现多峰分布,热解碳的沉积速率与[A/V]值成反比,热解碳的结构与预制体的比表面积相关,沉积初期比表面积较大时,得到的热解碳织构为各相同性和低织构热解碳,随着沉积的进行,比表面积逐渐减小,在纤维束的边沿等部位出现了高织构热解碳.
关键词:
碳布缝合预制体
,
等温化学气相渗透(ICVI)
,
孔隙变化
,
[A/V]
,
热解碳结构
许健
,
汤哲鹏
,
彭雨晴
,
顾传青
,
Koyo Norinaga
,
李爱军
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150528
本研究在炭/炭复合材料热解炭基体织构形成与转化的模型基础上,基于石墨微晶片层的表面结构特点,建立了蜂窝结构的热解炭沉积表面几何模型,并运用Monte Carlo方法模拟了在等温等压化学气相渗透(CVI)过程中热解炭基体沉积的动力学过程,研究了预制体比表面积(As/VR)和入口气体分压对热解炭微观结构的影响.通过数值模拟并结合已公开发表的实验结果发现,在CVI工艺过程中一定的压力条件下,通过控制As/VR可以获得不同织构的热解炭,预制体的As/VR存在两个临界值,靠近反应器入口处的临界值为1.45 m-1和8.9 mm-1,靠近反应器出口处的临界值为0.3mm-1,当As/VR处于这两个临界值之间时,系统主要沉积高织构热解炭;在同一As/VR且压强小于30 kPa的条件下,通过控制反应气体压强的值也可以得到不同织构的热解炭,并且压强也存在一个临界值,当压强大于这个临界值时,系统主要沉积高织构热解炭.
关键词:
Monte Carlo模拟
,
炭/炭复合材料
,
热解炭
,
蜂窝结构
,
比表面积
,
入口气体分压
汤哲鹏
,
张中伟
,
房金铭
,
彭雨晴
,
李爱军
,
张丹
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150365
研究耦合均气相反应机理和总括反应机理,以模拟甲烷在模型孔中的热解碳沉积过程.在平推流反应器模型中,利用均气相反应机理对甲烷裂解的气相组分的变化进行模拟,并将平推流反应器相应位置的气体组分浓度作为模型孔入口初始浓度.运用包含总括反应机理及氢气抑制模型的热解碳沉积模型,对甲烷在模型孔中的化学气相渗透过程进行模拟.在温度1373和1398 K,甲烷压强10~20 kPa,停留时间0.08和0.2 s下,沿模型孔深度方向的热解碳平均沉积速率的模拟结果与文献报道的实验结果有较好的吻合.模拟结果表明:热解碳平均沉积速率随甲烷压强和模型孔深度的增加而增大,且通孔的沉积速率要低于相应实验条件下一端闭孔的模型孔沉积速率.
关键词:
模拟
,
热解碳
,
甲烷
,
化学气相渗透
,
模型孔
李琳琳
,
李爱军
,
彭雨晴
,
李照谦
,
汤哲鹏
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.04.002
阐述了BN界面的优异性能和CVD制备工艺的优缺点,主要介绍了CVD-BN制备过程中沉积温度、源气体比例、热处理温度等各因素的影响,指出CVD法是制备高品质BN界面涂层的优选方法.优化CVD工艺,对其制备原理进行深入研究,将是BN界面涂层研究的重点,获得特定结构、性能稳定、厚度可控的BN界面相涂层是CVD法制备BN界面相涂层的难点.
关键词:
界面相涂层
,
氮化硼
,
化学气相沉积
,
三氯化硼
,
氨气
