화학 증기 침투(CVI)는 섬유 강화 복합재를 만들기 위해 매트릭스 재료를 섬유 프리폼에 침투시키는 세라믹 엔지니어링 공정입니다. 이 공정은 원하는 침투를 달성하기 위해 고온에서 반응성 가스를 사용합니다.
화학 증기 침투 과정에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다:
1. 프리폼 준비: 먼저 복합재의 기본 재료로 사용되는 섬유질 프리폼을 준비합니다. 프리폼은 일반적으로 특정 패턴 또는 방향으로 배열된 세라믹 섬유로 만들어집니다.
2. 반응성 가스 생성: 반응성 가스는 종종 전구체 가스의 열분해 또는 반응을 통해 생성됩니다. 이러한 반응성 가스는 프리폼의 표면과 반응하여 원하는 매트릭스 재료를 형성합니다.
3. 가스 이송: 생성된 반응성 가스는 프리폼의 표면으로 이송됩니다. 이는 캐리어 가스를 사용하거나 가스의 압력 및 흐름을 제어하여 달성할 수 있습니다.
4. 흡착 및 반응: 반응성 가스는 프리폼 표면에 흡착되어 이종 표면 촉매 반응을 거칩니다. 이를 통해 원하는 매트릭스 재료가 프리폼의 섬유에 증착됩니다.
5. 표면 확산: 증착된 매트릭스 재료는 표면 확산을 거쳐 프리폼의 섬유 사이 공간으로 퍼지고 침투합니다. 이 확산 과정은 원하는 수준의 침투에 도달할 때까지 계속됩니다.
6. 핵 형성 및 성장: 매트릭스 재료가 프리폼에 침투함에 따라 핵 형성 및 성장을 거쳐 프리폼 내에 연속적이고 균일한 코팅 또는 매트릭스를 형성합니다. 이 코팅은 섬유를 강화 및 보강하여 섬유 강화 복합재를 만듭니다.
7. 탈착 및 제품 제거: 공정 전반에 걸쳐 가스 반응 생성물이 프리폼 표면에서 지속적으로 탈착됩니다. 이러한 반응 생성물은 표면에서 멀리 운반되어 적절한 화학적 변환과 부산물 제거를 보장합니다.
화학 증기 침투는 섬유 강화 복합재 생산에 몇 가지 이점을 제공합니다. 매트릭스 재료의 구성, 두께, 프리폼 내 분포를 정밀하게 제어할 수 있습니다. 또한 CVI는 높은 수준의 침투를 달성할 수 있어 강도, 강성 및 인성 향상과 같은 향상된 기계적 특성을 가진 복합재를 만들 수 있습니다.
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