碳/碳复合材料制备工艺性能的理论研究

碳基复合材料的性能很大程度上依赖于制备工艺，该工艺的周期长、成本高、工艺温度苛刻、工艺反应十分复杂，因此，碳基复合材料制备工艺的研究一直以来都是碳基复合材料研制和应用的关键。本文把工艺过程中的碳基复合材料看作由增强纤维、液相浸渍剂、基体固化产物、碳化产物、石墨化产物和气体组分材料构成的六相系统，通过系统内物理、化学反应机理和热、质传递的相变反应过程研究，采用有限覆盖方法数值模拟组分材料流动特性以及在制备工艺过程中体积含量的变化规律，与沥青碳收率和石墨化度的实验值相比较，验证数值结果的正确性。基于渐进均匀化方法，建立对致密化处理工艺和高温热处理工艺模拟的数学-力学模型，通过温度、压力和时间等工艺参数控制材料微结构形成机制，给出碳/碳复合材料基体在工艺过程中弹性性能的变化规律，确定碳基复合材料"工艺－微结构－材料性能"之间的关系，最终为实现碳/碳复合材料工艺、性能与设计的一体化研究奠定基础。