C/CコンポジットのCVIによる製造法に関する基礎的研究

CVI法制备C/C复合材料方法的基础研究

• 批准号: 63550701
• 负责人: 古澤 健彦
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550701/
• 关键词: C; Cコンポジット; CVI; CVD; 細孔構造; 析出速度

1)C/Cコンポジット内炭素析出反応にともなう細孔構造変化の測定プロピレン分圧25kPa、850℃において、初期空隙率0.4の2次元C/CコンポジットのCVIを行った。反応時間は、30分、1時間、3時間、10時間、20時間、35時間とし、炭素析出させた製品の重量、空隙率およびKr表面積を測定した。空隙率の減少速度は、反応中一定であった。炭素析出反応にともない表面積は、増大した後減少した。炭素析出反応速度は重量変化から評価した。その結果、炭素析出反応速度は空隙率とは相関がなかったが、表面積あたりの炭素析出反応速度は、反応中ほぼ一定値を示した。したがって、プロピレン分解反応は細孔空隙ではなく、細孔表面で生じることがわかった。2)CVIにともなう細孔構造変化の数学モデル1次元炭素繊維上への炭素析出反応にともなう細孔構造変化をSEMにより観察した結果、反応の初期においては円筒状繊維上への炭素の析出により表面積が増大し、ある程度反応が進行すると円筒状炭素の一部が重なり合いその結果表面積が減少することがわかった。重なり割合を統計的に評価することにより、表面積と空隙率の関係を初期表面積および初期空隙率のみの関数として記述することができた。本実験に用いた1次元炭素および初期空隙率0.4の2次元C/CコンポジットのCVI反応にともなう表面積の変化をこのモデルにより記述することができた。3)細孔構造の耐酸化性にあたえる影響CVIにより製造したC/Cコンポジットの900℃におけるCO反応速度を測定することにより、耐酸化性の評価を行った。反応にともなうガス化速度の変化過程は表面積の変化過程とほぼ一致した。また、本研究で得られたC/Cコンポジットの細孔表面積あたりのガス化反応速度は、過去我々が評価した種々の炭素についての値とほぼ一致した。

1) C/C 复合材料中碳沉淀反应引起的孔结构变化的测量 CVI 是在初始孔隙率为 0.4、丙烯分压为 25 kPa、温度为 850°C 的二维 C/C 复合材料上进行的。反应时间为30分钟、1小时、3小时、10小时、20小时、35小时，测定碳沉积物的重量、孔隙率、Kr表面积。反应期间孔隙率降低的速率是恒定的。随着积碳反应的进行，表面积先增大后减小。由重量变化评价积碳反应速度。结果，碳沉积反应速率与孔隙率没有相关性，但单位表面积的碳沉积反应速率在反应过程中显示出几乎恒定的值。因此，发现丙烯分解反应发生在孔表面而不是孔空间中。 2）CVI引起的孔结构变化的数学模型通过SEM观察一维碳纤维上碳沉淀反应引起的孔结构变化，发现在反应初期，由于碳在圆柱形纤维上的沉淀而导致孔结构发生变化，发现随着表面积的增加以及反应进行到一定程度，部分圆柱形碳发生重叠，导致表面积减小。通过统计评估重叠率，可以将表面积和孔隙率之间的关系描述为仅作为初始表面积和初始孔隙率的函数。该模型能够描述由于本实验中使用的一维碳和初始孔隙率为0.4的二维C/C复合材料的CVI反应而导致的表面积变化。 3）孔结构对抗氧化性的影响通过测量900℃下的CO反应速率来测量CVI生产的C/C复合材料的抗氧化性。伴随反应的气化速率的变化过程与表面积的变化几乎一致。此外，本研究中获得的C/C复合材料单位孔隙表面积的气化反应速率几乎与我们过去评估的各种碳的值一致。