丙烷CVI工艺热解炭沉积非均相反应动力学模拟-新型炭材料.PDF

第31卷摇 第1期 新摇 型摇 炭摇 材摇 料 Vol.31摇 No.1 摇 2016年2月 NEW CARBON MATERIALS Feb. 2016 摇 文章编号:摇 1007鄄8827(2016)01鄄0077鄄10 丙烷CVI 工艺热解炭沉积非均相反应动力学模拟 1 1 1 2 1 2 1 汤哲鹏 ,摇 徐摇 伟 ,摇 李爱军 ,摇 张中伟 ,摇 白瑞成 ,摇 王俊山 ,摇 任慕苏 (1.上海大学 材料复合及先进分散技术教育部工程中心,上海 200072; 2.航天材料及工艺研究所 先进功能复合材料技术国防科技重点实验室,北京 100076) 摘摇 要:摇 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,1074 个气相可 逆基元反应)来模拟C H 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 3 8 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C H 为炭源, 3 8 N 为稀释气体,温度1 173~1323 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 2 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 (C H 和C H )和甲基,进而利用这些组分定量解释热解炭的沉积动力学。 2 2 2 4 关键词:摇 模拟;热解炭;表面动力学;丙烷;化学气相渗透 中图分类号:摇 TB332 文献标识码:摇 A 收稿日期:2015鄄11鄄20;摇 修回日期:2016鄄01鄄02 基金项目:教育部博士点基金(20113108120019);上海人才发展资金(2011028);航空基金(2013ZFS6001);上海市科委基金 . 通讯作者:李爱军,东方学者,教授. E鄄mail:aijun.li@ 作者简介:汤哲鹏,博士研究生. E鄄mail:tangzhepong@ Modeling of carbon deposition from propane in chemical vapor infiltration 1 1 1 2 TANG Zhe鄄peng ,摇 XU Wei ,摇 LI Ai鄄jun ,摇 ZHANG Zhong鄄wei , 1 2 1 摇 BAI Rui鄄cheng ,摇 WANG Jun鄄shan ,摇 REN MU鄄su (1. School of Materials Science and Engineering,Shanghai University,Shanghai 200072,China; 2.Nationa