【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳/碳复合材料制备，特别涉及一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法。
技术介绍
1、碳/碳复合材料具有低密度、高强度、高比模量、高导热率、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，常用于耐高温烧蚀材料、高温结构材料，在航空、航天、核能、医学等领域都具有良好的应用前景，可用于制作火箭和导弹发动机喷管、飞行器天线、飞机及轨道交通刹车制动装置、光伏领域等部件。
2、目前国内批量制备板状碳/碳复合材料的方法存在着无法生产超长(1200mm)超厚(100mm)尺寸产品，生产工艺复杂，无法大批量生产，生产成本高，产品微观结构无法控制，产品质量不稳定等问题。如国内专利号为200910093946.6的一种高性能炭基复合材料快速定向渗积气流控制方法，其石墨工装设计只能适应环型的预制体，对板型的或异型的预制体就不能进行定向渗积，而且不对气压、温度和气体流量进行阶段控制的话，达不到快速致密化的效果。如国内专利号为200410026035.9的热梯度化学气相沉积法制备炭/炭复合材料厚壁板材，此专利所描述的方法确实可以快速制备出高密度的炭/炭复合材料，但一般产品结构存在一定差异，需专用夹具，只宜单件生产，难以工业化生产。专利号202110296058.5的一种气相沉积装置及碳/碳复合材料的制备方法，此专利可生产较大尺寸异型碳/碳复合材料，但是批量生产效率仍不能满足需求。专利号201310438377.0的批量快速制备高密度炭/炭复合材料的方法，此专利是一种批量快速制备高密度炭/炭复合材料的方
3、因此，如何提供一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，且产品微观结构可控，耐烧蚀好，成为本领域技术人员亟待解决的难题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种大批量低成本制备超长(长度≥1200mm)超厚(厚度≥100mm)板状碳/碳复合材料的方法，在cvi沉积过程中通过独创化学气相沉积装置的设置，有效控制沉积过程中气体的流动方向，使沉积室内碳源气体新鲜度一致，每件产品周围形成独立气体通道区域，气体与坯体各部位充分接触，增密均匀，产品微观结构可控，产品经过2000～2500℃的高温热处理后，石墨化度范围为40～70％，此石墨化度范围的产品耐烧蚀性能好，适用于作为高温结构材料和航天用耐烧蚀材料，具有良好的材料性能和发展应用前景。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，将碳纤维预制体进行初次石墨化处理获得碳纤维坯体，将碳纤维坯体装料于化学气相沉积炉中进行化学气相沉积处理，然后再进行第二次石墨化处理，获得碳/碳坯体，再将碳/碳坯体体进行树脂碳增密处理即得；
4、所述化学气相沉积在气相沉积装置中进行，所述气相沉积装置，包括底座，以及设置于所述底座上方的沉积室；所述底座的下方设置有进气口和混气室，所述底座的上方设有底板，底板的侧向设有通气口，所述沉积室安装在底板上，通过通气口与混气室联通，所述沉积室的一侧设置有分气外壁、分气内壁，所述通气口在垂直方向上位于分气外壁与分气内壁之间，所述分气内壁上间隔的设置有若干分气口，所述沉积室中与分气外壁、分气内壁相邻的两侧设置有侧壁，所述侧壁上沿高度方向间隔分布有若干支撑点，沿沉积室的高度方向间隔设置n块料板，所述料板由支撑点支撑，所述所述沉积室还设置有顶壁；所述顶壁在垂直投影面上将料板覆盖；
5、所述装料时，将若干碳纤维坯体平行放置在底板与料板上并通过在底板和料板与碳纤维坯体之间设置垫片架空底部，碳纤维坯体长度方向与分气内壁垂直，所述化学气相沉积时，碳源气体由进气口进入混气室，再由混气室中的通气口进入沉积室，通过分气内壁的分气口分气后，沿着坯料四周，从沉积室的一侧流向另一侧，最终向上汇聚，经顶壁外侧再由沉积室上部的出气口排出。
6、本专利技术所提供的制备方法，化学气相沉积在气相沉积装置中进行，所述气相沉积装置的沉积室包括通气外壁、通气内壁、侧壁和顶壁；所述侧壁上设有支撑点，支撑点的作用是支撑料板，料板和底板上设有垫片，垫片上可装载产品坯料，所述侧壁上底板和料板之间预留坯体放置空间；通过设置料板将整个沉积室化分为若干小的沉积空间，所述沉积室内的坯体出气端不设置挡板，以保证气流的顺畅流出，出气气流向上汇聚，从沉积室上部的出气口排出沉积室，在化学气相沉积过程中，气流在沉积室通气外壁、通气内壁、侧壁、顶壁、底板、料板、垫片的引导下，沿坯体表面均匀流动，坯体四周(包括坯体底部)形成包覆状气流通道，加强了气体对坯体的渗透力，利于控制沉积碳结构，也大大提高了碳源气体的利用率，沉积室空间利用率高，可大批量低成本生产超长超厚板状碳/碳复合材料。
7、优选的方案，所述碳纤维预制体的密度为0.3-0.6g/cm3。
8、优选的方案，所述碳纤维预制体的尺寸比成品尺寸大5-20mm。
9、优选的方案，所述碳纤维预制体为2.5d针刺结构，采用一层pancf无纬布与一层pancf无纬布网胎交替铺层，连续针刺而成。
10、进一步的优选，所述碳纤维预制体中，无纬布为0°/90°交替铺层。
11、优选的方案，所述初次石墨化处理在氩气保护下进行，所述初次石墨化处理的温度为2000-2500℃，初次石墨化处理的时间为2-5h。
12、优选的方案，所述将碳纤维坯体装料于化学气相沉积炉的过程中，每层中相邻的碳纤维坯体留有间隙。
13、优选的方案，进气口的直径为20-50mm。
14、优选的方案，通气口的直径为30-80mm。
15、优选的方案，分气口的宽度为20-100mm。
16、进一步的优选，所述分气口的宽度由下至上依次梯度递增。
17、更进一步的优选，第一层中分气口的宽度为25-40mm，第n层中分气口的宽度相比第n-1层中分气口的宽度增加2-20mm，优选为4-8mm。
18、优选的方案，各层中碳纤维坯体的上表面到料板的距离为20-80mm。
19、进一步的优选，各层中碳纤维坯体的上表面到料板的距离由下至上依次梯度递增。
20、更进一步的优选，第一层中碳纤维坯体的上表面到料板的距离为20-40mm，优选为20-30mm，第n层中碳纤维坯体的上表面到料板的距离相比第n-1层中碳纤维坯体的上表面到料板的距离增加2-20mm，优选为2-5mm。
21、优选的方案，垫片的高度为20-80mm。
22、进一步的优选，所述垫片的高度由下至上依次梯度递增；
23、更进一步的优选，第一层中垫片的高度为20-40mm，优选为20-30mm，第n层中垫片的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：将碳纤维预制体进行初次石墨化处理获得碳纤维坯体，将碳纤维坯体装料于化学气相沉积炉中进行化学气相沉积，然后再进行第二次石墨化处理，获得碳/碳坯体，再将碳/碳坯体进行树脂碳增密处理即得；
2.根据权利要求1所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
6.根据权利要求1或2所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
8.根据权利要求1或2所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：<...
【技术特征摘要】
1.一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：将碳纤维预制体进行初次石墨化处理获得碳纤维坯体，将碳纤维坯体装料于化学气相沉积炉中进行化学气相沉积，然后再进行第二次石墨化处理，获得碳/碳坯体，再将碳/碳坯体进行树脂碳增密处理即得；
2.根据权利要求1所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳/碳复合材料的方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种大批量低成本制备超长超厚板状碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：左劲旅，杨波，江丙武，唐文进，
申请(专利权)人：湖南博云新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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。