化学气相渗透工艺   (technology  of  chemi—cal  vapor  infiltration)

是将一种或几种烃类气体化合物经高温分解、缩聚之后炭沉积在多孔介质内部，使材料致密化的方法，是近年来新发展起来的制备无机材料新技术，也称化学气相沉积。该技术主要用于制备各种高温陶瓷基复合材料，包括炭一炭复合材料和以碳化物、氮化物为基质的材料，此外，还可以制备各种不透气的元件。

工艺特点   化学气相渗透工艺的主要优点是：

(1)在比较低的温度下，通常10000C左右，就可以沉积出熔点高达3000℃以上的材料，这样对制备

高温陶瓷基复合材料而言，就可避免在高温复合过程中，由于热力学状态不稳定，纤维与基质问发生的化学反应。这种方法可制备出用普通热压、烧结方法无法制备的复合材料。

(2)化学气相渗透的过程对纤维增强骨架没有任何损坏作用，从而保证了材料结构的完整性与高的强度。

(3)化学气相渗透的工艺方法可灵活变换，通过采用不同的工艺方法(均热法、温度梯度法、压差法等)，改变工艺参数，可以制备出双元基、纳米基以及各种复杂结构的功能梯度材料等，有利于实现材料结构设计，使材料多功能化。

(4)化学气相渗透工艺可以控制材料当量配比，晶体结构及晶体取向，可以制备出很纯的材料，特别是围绕着纤维沉积出的基质不发生凝固时的收缩，因而大大减缓了材料内部应力。(见图)

制阀

化学气相渗透工艺流程

工艺参数   化学气相渗透工艺参数的要求如下：

(1)对原料气体的要求。纯度高，C／H比合适，价格便宜。

(2)沉积温度范围。要从热力学方面考虑，使反应气体尽量分解，但是也要避免沉积趋于表面，造成大量封闭气孔，使最终复合材料密度偏低。沉积炭／炭复合材料一般控制沉积温度1100℃左右。

(3)炉压。要从动力学方面去考虑，在沉积过程中应尽量使反应气体钻进样品孔隙内进行沉积。炉压大，气体扩散系数小，对渗透不利。为了提高扩散系数，加强渗透，炉压偏低为好，尤其是均热法的沉积。

(4)气体流量与接触时间。化学气相沉积过程中，碳氢化合物气体要经过一系列分解聚合反应最终沉积出热解炭。控制接触时间实际上就是控制空间气相中生成炭黑的过程。在炉子几何尺寸与炉压都一定的情况下，流量大表明接触时间短，流量小接触时间长。由于各种碳氢化合物气体的活化能不一样，接触时间也应该有所区别，但总的说来，接触时间长，空间反应充分，生成炭黑的可能性大，不利于渗透，如果接触时间太短，反应气体来不及分解就跑掉了，达不到沉积的目的。因此选择适中的接触时间是必要的。

(5)增强体的选择。化学气相沉积的过程是热解炭围绕着纤维慢慢生长的过程，使纤维越长越粗，最终填满了纤维之间的孔隙。因而纤维之间的孔隙分布与大小将直接影响着渗透效果。一般说来炭毡比较合适，而编织物由于编织的孔隙太大很难被热解沉积物填满，致使复合材料最终密度偏低。

(6)沉积炭的微观结构。工艺参数与沉积炭的微观结构密切相关。沉积炭的微观结构大体上有粗糙层、光滑层、各向同性结构之分，从性能上来看，以粗糙层为最好，因此应从工艺参数上进行控制使其尽量得到理想的微观结构。

(7)工艺方法和设备的改进。化学气相渗透工艺已广泛用来制备各种复合材料，然而由于沉积周期较长，导致材料成本较高。目前正在从工艺方法上和设备上进行一些改进，如用压力一温度梯度法制备复合材料，使沉积周期从原来的几百小时缩短至24h左右；扩大炉子容积如炉子热区直径大到2．5m，高3m，以增大产量，降低材料成本。