一种用于热压烧结的碳碳复合材料圈及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113956060A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111464263.4(22)申请日2021.12.03(71)申请人福州赛瑞特新材料技术开发有限公司地址350002福建省福州市鼓楼区工业路50号福州大学机械厂房一层(72)发明人黄向东胡昌凯(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100代理人林文弘蔡学俊(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/524(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/645(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种用于热压烧结的碳碳复合材料圈及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种热压烧结用碳碳复合材料圆圈及其制备方法。先在带1‑5°锥度的钢模具芯外侧缠绕浸渍酚醛树脂的高强碳纤维纱，缠绕2‑10毫米厚之后再缠绕幅宽与模具高度相同，浸渍了酚醛树脂的碳纤维布1‑3毫米厚，如此反复交替缠绕碳纤维布和碳纤维纱。缠绕到预定厚度后对模具进行加温固化。固化好的碳纤维增强酚醛树脂材料圈从钢模具上取下，套在胀紧扩内径模具，然后放入热压烧结炉中，流动氮气下缓慢升温碳化600℃以上，缓慢升温碳化的同时，缓慢加压，最大压力增加到25‑35Mpa并保持到碳化结束；冷却出炉后取下碳碳复合材料圈圈，再次浸渍酚醛树脂，浸渍后进行加热固化，得到热压烧结用碳碳复合材料圆圈。CN113956060ACN113956060A权利要求书1/1页1.一种热压烧结用碳碳复合材料圈的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）以1‑5°锥度的金属筒作为内芯，以一定张力在其上面缠绕浸渍过热固性树脂的碳纤维纱，缠绕到一定厚度后再缠绕幅宽与金属筒高度相同，浸渍过热固性树脂的碳纤维布，如此反复交替缠绕碳纤维布和碳纤维纱，最后进行加热固化，再从金属筒上取下，得到碳纤维增强热固性树脂基复合材料圆圈；（2）将步骤（1）得到的圆圈套在胀紧扩内径模具中，然后放入热压烧结炉中，在氮气气氛下升温碳化扩张，冷却出炉后，拆开模具，得到碳碳复合圆圈；（3）将步骤（2）的碳碳复合圆圈浸渍热固性树脂再进行加热固化，得到热压烧结用碳碳复合材料圆圈。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属筒为钢筒。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述热固性树脂为酚醛树脂或环氧甲阶酚醛树脂。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中张力的大小为5‑10Kg。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中碳纤维纱缠绕的厚度为2‑10mm，碳纤维布缠绕的厚度为1‑3mm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述胀紧扩内径模具包括正6‑12边锥形扩张压头、径向扩孔模块和垫环，所述径向扩孔模块由周向排列的6‑12个花瓣状扩孔压块组合而成，组合完成后外侧为完整圆锥台侧面，内部为正6‑12边锥台，用于放置正6‑12边锥形扩张压头，垫环位于组合成完整锥台状的扩孔压块的下方，垫环内径略大于锥台最大内孔尺寸，垫环外径略小于锥台最大外径。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述升温碳化扩张具体为：在氮气气氛下，以0.1‑0.5℃/分钟的升温速率升温至600℃，保温2‑3小时后，继续以0.1‑0.5℃/分钟的升温速率缓慢升温至1500‑1900℃；在600℃保温结束后开始升温的同时开始对扩张压头施加压力，初始压力为4MPa，并以每升温100℃增加4MPa，当达到28MPa时保持此压力直至碳化结束。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述加热固化是在空气环境中120℃保温4‑12h。9.一种如权利要求1‑8任一项所述的制备方法制得热压烧结用碳碳复合材料圈。2CN113956060A说明书1/5页一种用于热压烧结的碳碳复合材料圈及其制备方法技术领域[0001]本发明属于碳碳复合材料制备的技术领域，特别涉及一种热压烧结用碳碳复合材料圈及其制备方法。背景技术[0002]热压烧结是特种陶瓷、陶瓷基复合材料、粉末冶金产品等先进材料烧结工艺中十分重要的一种。热压烧结样品是各种烧结方式中制品性能最好的一种工艺措施，有些特殊用途的材料及器件只能采用热压烧结工艺制造。[0003]热压烧结工艺中，被烧结的粉末预先成型或不经预先成型直接放入石墨等材料制成的模具中，然后将整个系统放入热压烧结炉内部。在升温烧结的同时，由热压烧结炉外的液压活塞推动加压头移动，对被烧结样品产生很大的机械压力，在此压力和高温的共同作用下，被烧结粉末收缩烧结成与模具容腔形状一致的致密块体材料样品。如图4所示。由于有很大的机械压力作用，该工艺能使原来很难甚至不能烧结的材料