炭/炭复合材料板制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102167611A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102167611A(43)申请公布日2011.08.31(21)申请号201110029809.3(22)申请日2011.01.27(71)申请人无锡市弟兆碳材料有限公司地址214241江苏省无锡市宜兴市徐舍工业集中区长福路(72)发明人不公告发明人(74)专利代理机构宜兴市天宇知识产权事务所(普通合伙)32208代理人史建群蔡凤苞(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称炭/炭复合材料板制备方法(57)摘要本发明是对高温结构材料——炭/炭复合材料板制备方法的改进，其特征是制备预制体厚度大于最终产品厚度，制得预制体后浸渍树脂，热压、固化，压缩至所需厚度，使得炭板中炭纤维体积含量平均值Vf达到35～55%或无纬布层数≥22层/cm。通过压缩增加纤维体积含量，改善了结构，提高了结构性能，不仅提高了制品力学性能，克服了通过加压针刺提高纤维体积含量会造成纤维损伤，强度下降的缺点；而且使得后续CVD时间缩短，降低了制造成本。所得炭板性能指标：平面拉伸强度＞110MPa,弯曲强度＞150MPa，层间剪切强度＞15MPa；热膨胀系数（1000℃）＜3.0×10-6/K，总体力学、热物理性能高，尺寸稳定性好，使用寿命长，例如在多晶硅铸锭炉内使用，较普通针刺类材料寿命提高30%以上。CN10267ACCNN110216761102167616A权利要求书1/1页1.炭/炭复合材料板制备方法，包括炭纤维无纬布、短纤维网胎交替叠层针刺制备预制体，炭化，高温处理，表面强化处理，其特征在于制备预制体厚度大于最终产品厚度，制得预制体后浸渍树脂，热压、固化，压缩至所需厚度，使得炭板中炭纤维体积含量平均值Vf达到35～55%或无纬布层数≥22层/cm。2.根据权利要求1所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于浸渍树脂比重0.8～1.1g/cm3。3.根据权利要求1所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于制备预制体厚度大于最终产品厚度0.45～0.95倍。4.根据权利要求3所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于压缩后无纬布层数≥25层/cm。5.根据权利要求1、2、3或4所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于热压固化为20-60分钟内升温至85-95℃，加压至1.5-3.5Kg/cm2；保温、保压30-70分钟后，将压力增至4.5-6.5Kg/cm2，保温、保压10-30分钟；120-150分钟内再升温到110-120℃，将压力增至8-10Kg/cm2；120-150分钟内将温度升至160-180℃，保温、保压30-120分钟的梯度加压固化工艺。6.根据权利要求1、2、3或4所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于炭化为室温-150℃,升温20-60℃/小时；150-400℃,升温20-50℃/小时；400-1000℃,50-80℃/小时；1000℃下保温1-5小时的台阶式变速升温炭化。7.根据权利要求1、2、3或4所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于高温处理为室温-900℃,升温速率100-150℃/小时，900℃下保温1-2小时；900-1200℃,升温速率20-50℃/小时；1200-2300℃,升温速率50-150℃/小时，2300℃保温1-2小时的梯度升温。8.根据权利要求1、2、3或4所述炭/炭复合材料板制备方法，其特征在于制得产品后进行机械加工，再进行表面强化处理，CVD炉内，抽真空按100-300℃/小时升温速率，升温至950-1300℃，保持真空度在低于2000Pa，按惰性稀释气体与碳氢气体的2:1的体积比通入炉中进行化学气相沉积，20-120小时后停炉。2CCNN110216761102167616A说明书1/4页炭/炭复合材料板制备方法[0001]技术领域本发明是对高温结构材料——炭/炭复合材料板制备方法的改进，尤其涉及一种炭纤维体积含量高的炭/炭复合材料板制备方法。背景技术[0002]炭/炭复合材料板(以下简称炭或C/C板)是制备多种高温结构件例如单晶、多晶、氢化炉、石墨舟、磁性材料等耐高温结构用板材，使用温度大都在1300℃以上，要求其具有很好的高温强度和高温尺寸稳定性。现有技术制备方法有。[0003]采用炭纤维布浸渍树脂(或预浸有树脂布)叠层，经炭化、高温处理和/或CVD致密制成，例如中国专利CN101279855高温炉用炭/炭板材制备方法，采用浸胶后炭布叠层置于平板摸具后经压机压制固化、炭化和高温处理制成。此法制备的炭板，炭布层间(厚度方向)没有炭纤维交织，层间布完全依靠树脂粘接形成Z向强度。此结构预制体在炭化过程中树脂会因