第31卷第7期顾正彬等:碳/碳复合材料等温化学气相渗透工艺模糊系统建模·633 温度对等温CVI工艺的影响规律。从图7中可以制件最终所能达到的密度也越高。实验的结果也表 看出,初始阶段,沉积温度较高时,碳/碳复合材料明:即使较薄的制件,如果V较低,在沉积的后期 制件的密度增长幅度较大,但随着沉积时间的延制件也很难增重,最终所能达到的密度也较低。 长,增长幅度减小。根据实验结果分析,在温度较 图9为沉积室压强p对等温CVI工艺的影响 高的情况下,碳氢气体优先在制件表面沉积,使得效果。从图9中可以看出,在沉积的初期,制件均 制件形成较大的密度梯度,致密的表面阻止了气态能以较高的沉积速率沉积,即p的高低对初始沉积 前驱体的渗入,所以,过高的温度将影响制件密度速率的影响不大。随着沉积时间的延长,过高的 在沉积后期的进一步增加。在较低的温度下,碳/将使沉积速率减小,制件的密度难以达到较高的数 碳复合材料制件始终可以保持一个较均匀的沉积速值。p选择适当可以使制件的沉积速率保持较长时 率,使得制件中心部位也能够达到较高的密度值 间的稳定,但总的趋势是:无论p高或低,随着沉 所以,最终的密度值也可以达到较高水平 积时间的延长,制件密度逐渐趋于稳定,如果不对 制件进行必要的处理,密度将很难得到进一步的提 高。这主要是由于,随着沉积的进行,碳/碳复合 材料制件中许多开放的孔洞逐渐缩小,乃至闭合 即材料内部形成大量的闭孔,如果不对制件进行处 理以打开这些孔洞,前驱气体将无法继续渗入制件 1.5 9兰 中,制件密度也就不可能继续增加。 Infiltration time/h 图7沉积温度对等温CVI工艺的影响 Fig 7 Efect of the deposition temperature on isothermal CVI 图8为在其它条件一定的情况下(6=1000 Infiltration time/h ,p=3.03kPa),预制体纤维体积分数对等温 图9沉积室压强对等温CVI工艺的影响 CVI工艺的影响规律。由图8可以看出:V越高 Fig 9 Eifect of the pressure in deposition room on isother- nal CVI 结论 15 综合考虑了沉积温度θ、预制体纤维体积分数 J和沉积室压强p对等温CⅤI工艺的影响,在实 13 验样本数据的基础上,利用遗传算法实现了碳/碳 复合材料等温CVI工艺的模糊系统建模,系统具有 较高的精度和泛化能力 根据此系统的预报结果,得到了,t和p对 图8纤维体积分数对等温CVI工艺的影响 等温CVI工艺的影响规律,这些规律是实际生产中 CVI工艺制定的重要依据,在一定程度上起到了优 Fig 8 Eifect of fiber volume fraction on isothermal CVI 化CⅥI工艺、缩短碳/碳复合材料制备周期和降低 201994-2010chinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net温度对等温 CV I 工艺的影响规律。从图 7 中可以 看出 , 初始阶段 , 沉积温度较高时 , 碳/ 碳复合材料 制件的密度增长幅度较大 , 但随着沉积时间的延 长 , 增长幅度减小。根据实验结果分析 , 在温度较 高的情况下 , 碳氢气体优先在制件表面沉积 , 使得 制件形成较大的密度梯度 , 致密的表面阻止了气态 前驱体的渗入 , 所以 , 过高的温度将影响制件密度 在沉积后期的进一步增加。在较低的温度下 , 碳/ 碳复合材料制件始终可以保持一个较均匀的沉积速 率 , 使得制件中心部位也能够达到较高的密度值 , 所以 , 最终的密度值也可以达到较高水平。 图 7 沉积温度对等温 CVI 工艺的影响 Fig. 7 Effect of the deposition temperature on isothermal CVI 图 8 为在其它条件一定的情况下 (θ= 1 000 ℃, p = 3. 03 kPa) , 预制体纤维体积分数对等温 CV I 工艺的影响规律。由图 8 可以看出 : V f越高 , 图 8 纤维体积分数对等温 CVI 工艺的影响 Fig. 8 Effect of fiber volume fraction on isothermal CVI 制件最终所能达到的密度也越高。实验的结果也表 明 : 即使较薄的制件 , 如果 V f较低 ,在沉积的后期 , 制件也很难增重 ,最终所能达到的密度也较低。 图 9 为沉积室压强 p 对等温 CV I 工艺的影响 效果。从图 9 中可以看出 , 在沉积的初期 , 制件均 能以较高的沉积速率沉积 , 即 p 的高低对初始沉积 速率的影响不大。随着沉积时间的延长 , 过高的 p 将使沉积速率减小 , 制件的密度难以达到较高的数 值。p 选择适当可以使制件的沉积速率保持较长时 间的稳定 , 但总的趋势是 : 无论 p 高或低 , 随着沉 积时间的延长 , 制件密度逐渐趋于稳定 , 如果不对 制件进行必要的处理 , 密度将很难得到进一步的提 高。这主要是由于 , 随着沉积的进行 , 碳/ 碳复合 材料制件中许多开放的孔洞逐渐缩小 , 乃至闭合 , 即材料内部形成大量的闭孔 , 如果不对制件进行处 理以打开这些孔洞 , 前驱气体将无法继续渗入制件 中 , 制件密度也就不可能继续增加。 图 9 沉积室压强对等温 CVI 工艺的影响 Fig. 9 Effect of the pressure in deposition room on isother2 mal CVI 4 结 论 综合考虑了沉积温度θ、预制体纤维体积分数 V f和沉积室压强 p 对等温 CV I 工艺的影响 , 在实 验样本数据的基础上 , 利用遗传算法实现了碳/ 碳 复合材料等温 CV I 工艺的模糊系统建模 , 系统具有 较高的精度和泛化能力。 根据此系统的预报结果 , 得到了θ, V f和 p 对 等温 CV I 工艺的影响规律 , 这些规律是实际生产中 CV I 工艺制定的重要依据 , 在一定程度上起到了优 化 CV I 工艺、缩短碳/ 碳复合材料制备周期和降低 第 31 卷第 7 期 顾正彬等 : 碳/ 碳复合材料等温化学气相渗透工艺模糊系统建模 ·633 ·