陶瓷基复合材料化学气相浸渗成型是陶瓷基复合材料化学气相沉积成型技术的改进,与后者相比具有两个特点,即温度梯度和压力梯度。当预制体一侧处于高温区,另一侧被水冷而保持较低的温度时,反应气源从低温侧进入,到达高温侧后发生热分解反应或化学合成反应,生成所需陶瓷基质并沉积在预制体表面;随着反应的不断进行,高温侧致密度提高,热导率增加,高温区逐渐向低温侧移动,直到整个预制体中的孔隙完全被陶瓷基质填满,最终可以获得高致密度的复合材料。化学气相浸渗(CVI)反应器中必须存在压力梯度,保持出口处的低压,这有利于气相穿过预制体骨架,实现材料的致密化。
在碳/碳化硅、碳化硅/碳化硅等纤维增强陶瓷基复合材料中,采用CVI法制备碳化硅陶瓷基体时通常以液态卤代硅烷(如三氯甲基硅烷)为原料,并用氢气作为载气,氩气为稀释/保护气体,沉积温度一般在1100℃以下。控制沉积速度,可以得到孔隙率较低的碳化硅基复合材料。如果将多孔陶瓷(如多孔氮化硅)置于CVI反应器中,就可以得到氮化硅-碳化硅陶瓷复合材料。对于氮化硅陶瓷基体,CVI工艺通常是以氯化硅-氨气-氢气-氩气为先驱体,其中氯化硅为硅源,氨气为氮源,氢气为载气,氩气为稀释/保护气体,沉积温度在1000℃左右。混合气体在纤维预制体中发生气相反应生成纳米氮化硅固相颗粒,并均匀地沉积在纤维表面和孔隙中,最终制得碳/氮化硅、碳化硅/氮化硅等陶瓷基复合材料。
为了提高渗透性,陶瓷基复合材料CVI成型通常在低温(800~1100℃)和低压(1~10千帕)下进行,以降低反应速度并提高气体分子在多孔预制体中的平均自由程。