实验室液压机是碳/碳化硅（C/C-SiC）预制体制备中的关键稳定工具。特别是在液态硅浸渗（LSI）工艺中，它通过施加可控的热量和压力来致密化和固化浸渍了树脂的碳纤维织物层压板。
该工艺将疏松的织物层转化为固体、结构紧密的碳纤维增强聚合物（CFRP）预制体，作为后续制造阶段的“预制体”。
核心要点 在此背景下，液压机不仅仅是成型工具；它是一个用于固结的反应器。通过同时施加热能（例如 240°C）和机械力，它固化聚合物基体，将碳纤维固定到位，建立高温热解所需的必要结构密度。
液压机在 LSI 工艺中的作用
在 C/C-SiC 复合材料的制造中，“预制体”通常是层压复合材料，而不是压制的粉末块。液压机同时具有两种功能：机械压实和热固化。
精确致密化
液压机的首要功能是消除碳纤维织物层之间的空隙。
通过施加特定压力（例如5.8 kPa），液压机挤出捕获的空气和多余的树脂。
这确保了纤维体积分数最大化，形成一个致密、均匀的结构，没有大的间隙或气穴。
基体的热固化
与粉末冶金中使用的简单冷压不同，C/C-SiC 预制体的制备需要加热。
液压机在高温（例如240°C）下运行，以启动和完成树脂（聚合物）基体的化学交联。
这会将液体或软树脂转化为坚硬的固体，有效地将碳纤维层粘合在一起，形成一个内聚的单元。
建立结构完整性
此阶段的产物是 CFRP 预制体。该预制体必须足够坚固，以便在后续步骤中进行处理、加工和极端加热。
液压机确保材料具有在热解过程中保持其形状所需的结构紧密度，在此过程中树脂被转化为多孔碳。
理解权衡
虽然液压机提供了必要的固结，但参数控制不当会导致预制体出现缺陷，而这些缺陷是无法修复的。
压力校准
如果压力过低：层压板将含有空隙和气穴。这些空隙会导致后续工艺中出现薄弱点和不均匀的硅浸渗。
如果压力过高：您有压碎碳纤维或挤出过多树脂的风险，导致“干”预制体，缺乏结构内聚力。
温度和固化
热均匀性：液压机必须在整个板面上均匀加热。不均匀的加热会导致预制体翘曲或产生内部应力。
固化时间：必须在压力下保持材料，直到树脂完全固化。过早释放可能导致预制体回弹或分层。
为您的目标做出正确的选择
您的液压机的具体设置将决定您最终 C/C-SiC 复合材料的质量。
- 如果您的主要关注点是结构均匀性：确保您的液压机能够保持整个层压板表面区域的均匀压力分布，以防止密度梯度。
- 如果您的主要关注点是工艺效率：使用具有可编程热循环的液压机，以自动执行升温、保持（固化）和冷却阶段，确保可重复性而无需持续手动监控。
最终，液压机将一叠疏松的织物转化为统一的工程材料，为整个复合材料设定了基准质量。
总结表：
| 特性 | 在 C/C-SiC 制备中的作用 | 对预制体的影响 |
|---|---|---|
| 机械压力 | 压缩碳纤维层压板（例如 5.8 kPa） | 消除空隙并最大化纤维体积分数。 |
| 热固化 | 提供高温（例如 240°C） | 触发树脂交联以固化聚合物基体。 |
| 结构固结 | 同时施加热量和力 | 将疏松织物转化为刚性、致密的 CFRP 预制体。 |
| 工艺控制 | 精确的升温和保持周期 | 防止翘曲、内部应力和材料分层。 |
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参考文献
- Wenjin Ding, Thomas Bauer. Characterization of corrosion resistance of C/C–SiC composite in molten chloride mixture MgCl2/NaCl/KCl at 700 °C. DOI: 10.1038/s41529-019-0104-3
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