【技术实现步骤摘要】
一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法及应用
本专利技术属于碳纤维复合材料制造领域，具体涉及一种碳/碳复合材料的快速制备方法。
技术介绍
碳/碳复合材料具有密度低、高比强比模、低热膨胀系数、高导热导电能力、耐蠕变、抗热震、抗烧蚀以及非氧化介质条件下良好的高温力学性能和尺寸稳定性等优异性能，是关系我国战略性产业发展和国家安全的结构功能一体化核心材料，对我国航空航天、轨道交通、核工业、武器装备及工业领域装备的发展具有独特的支撑作用。连续纤维增强碳基复合材料可采用气相法和液相法得到。对于高密度碳/碳复合材料的制备，通常综合两种方法的工艺特点和优势而采用气相/液相混合工艺实现。一般来讲，高密度碳/碳复合材料是先利用化学气相沉积法进行初始阶段的增密，充分发挥热解炭与碳纤维界面结合强的优势，同时避免液相法前驱体中有机溶剂等物质对纤维的损伤，然后利用液相法的碳基体填充特性完成后续致密化过程。其中，两种碳基体引入方式的过程参数控制以及关键的转换点是决定高密度碳/碳复合材料制备是否可以实现的关键，同样是关系是否可批量生产、降低成本和制备周期的关键因素。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法；该方法具有成品率高、效率高等优势。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法，其过程主要包括如下步骤：第(1)步，碳纤维预制体的编织成型；第(2)步，碳纤维预制体的高温热处理；第(3)步，碳纤维预
【技术保护点】
1.一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)碳纤维预制体的编织成型/n碳纤维预制体由无纬布与超薄网胎交替叠层针刺，Z向纤维引入通过双向贯穿形式实现；其中，无纬布的交替叠层周期为[0°/60°/120°]
【技术特征摘要】
1.一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)碳纤维预制体的编织成型
碳纤维预制体由无纬布与超薄网胎交替叠层针刺，Z向纤维引入通过双向贯穿形式实现；其中，无纬布的交替叠层周期为[0°/60°/120°]n；所述碳纤维预制体的密度为0.65-0.85g/cm3；
(2)碳纤维预制体的高温热处理
将步骤(1)所得碳纤维预制体置于加热炉中；先抽真空至炉内气压小于等于100Pa后升温至1700-1800℃保温，然后充入惰性气体；在惰性气氛下升温至2000℃-2300℃，保温2-3h后得到高温热处理后的碳纤维预制体；
(3)化学气相沉积增密
以高温热处理后的碳纤维预制体为处理对象，通过化学气相沉积，使得碳纤维预制体的密度提升至1.25-1.40g/cm3，得到化学气相沉积增密后的坯料；化学气相沉积时，控制沉积温度为945-975℃、沉积压力为1.0-1.8kPa；
碳纤维预制体化学气相沉积增密采用限域反应器辅助实现，所述的限域反应器为筒状结构，所述限域反应器包括气体预热区和沉积反应区，两区域间用分气板隔开；
(4)气相沉积增密后的高温热处理
将步骤(3)所得化学气相沉积增密后的坯料置于加热炉中；先抽真空至炉内气压小于等于100Pa后升温至1700-1800℃保温，然后充入惰性气体；在惰性气氛下升温至2000℃-2300℃，保温2-3h后得到高温热处理后的坯料；
(5)树脂浸渍/碳化增密
对高温热处理后的坯料进行树脂浸渍/碳化增密；单次浸渍时间小于8小时，单次固化时间小于6小时，单次碳化时间小于4小时；得到树脂浸渍/碳化增密坯料；
(6)高温热处理；
将步骤(5)所得树脂浸渍/碳化增密坯料置于加热炉中；先抽真空至炉内气压小于等于100Pa后升温至1700-1800℃保温，然后充入惰性气体；在惰性气氛下升温至2000℃-2300℃，保温2-3h。
2.根据权利要求1所述的一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法，其特征在于，所述的碳/碳复合材料为回转体结构外形，所述碳纤维预制体为穿刺结构或针刺结构；所述的高密度是指材料体积密度大于等于1.88g/cm3。
优选地，所述回转体碳/碳复合材料为等壁厚的筒状；
优选地，所述碳纤维预制体为穿刺结构。
3.根据权利要求1所述的一种高密度回转体碳/碳复合材料的快速制备方法，其特征在于，所述碳纤维预制体的体积密度为0.65-0.85g/cm3；无纬布与网胎重量百分比为70:30-90:10；无纬布层间密度为16-26层/cm；Z向纤维间距为2.0-2.8mm。
优选地，碳纤维预制体体积密度为0.70-0.80g/cm3；
优选地，碳纤维预制体中无纬布...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雅雷，熊翔，张红波，吕东泽，李秋，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。