[发明专利]一种制备碳/碳复合材料薄板的装置及薄板的制备方法

说明书

本发明公开了一种制备碳/碳复合材料薄板的装置及薄板的制备方法，所述装置包括高硅氧纤维微孔导气板，所述装置还包含镂空石墨板，将镂空石墨板、高硅氧纤维微孔导气板叠置构成一块支撑板，在两块支撑板的高硅氧纤维微孔导气板之间夹装一块碳/碳复合材料薄板坯料，用紧固件将两块支撑板紧固，构成制备碳/碳复合材料薄板的装置。本发明的制备碳/碳复合材料薄板的装置，可将碳源气体均匀导向碳/碳复合材料薄板，解决薄板的均匀化学气相渗碳问题和变形控制问题，制备出密度均匀、表面平整的碳/碳复合材料薄板，其密度为1.5‑1.9g/cmsupgt;3/supgt;，厚度为2.0‑8.0mm。

技术领域

本发明公开了一种制备碳/碳复合材料薄板的装置及薄板的制备方法，属于化学气相沉积技术领域。

背景技术

碳/碳复合材料薄板，是指厚度在2.0-8.0mm之间，表面平整的平板构件。一般采用化学气相渗碳方法制备高性能碳/碳复合材料薄板，但由于化学气相渗碳是一种高温化学处理过程，超薄平板构件在此过程中极易变形，必须采用定型工装加以控制。

现有技术采用镂空石墨工装夹持超薄碳/碳复合材料进行化学气相沉积，通过镂空的孔洞，将碳源气导向构件，实施化学气相渗碳，利用石墨的高温强度性能，能够在高温下实现对构件的变形控制，制备碳/碳复合材料薄板。但是，由于对石墨的高温强度有一定的要求，因此，为保持镂空石墨工装的夹持强度，镂空的孔洞之间间隙较大，通常镂空部分的面积占比不超过60％，采用这种镂空石墨工装的镂空孔洞导气，进行化学气相沉积时，会导致碳源气在构件表面的分布不均，镂空局部获得有效渗碳，未镂空局部不能有效渗碳，严重影响构件密度的均匀性和性能的均匀性，致使采用镂空石墨工装的现有技术制备的碳/碳复合材料薄板的最大平均密度只能达到1.7g/cm³，满足不了对碳/碳复合材料薄板密度的要求。发明人在专利(201811277724.5)中采用碳纤维制备了微孔导气板解决1mm以下厚度超薄面板的均匀增密问题，但碳纤维微孔导气板制造成本高，同时导气深度效果有限，因而仅适用于作为1mm以下厚度的面板的导气工装，限制了其在2mm-8mm厚度薄板的应用。

因此，发明一种可以制备密度均匀的碳/碳复合材料薄板的装置及碳/碳复合材料薄板的制备方法成为本领域的亟需。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种制备碳/碳复合材料薄板的装置及碳/碳复合材料薄板的制备方法。本发明的装置结构合理、可以提供碳源气的均匀传输通道，同时导气能力强，可以确保碳源气在厚度为2mm-8mm厚度的碳/碳复合材料薄板上均匀沉积。本发明的方法可以制备出密度均匀、变形量满足要求的碳/碳复合材料薄板。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一种制备碳/碳复合材料薄板的装置，所述装置包括高硅氧纤维微孔导气板，所述高硅氧纤维微孔导气板为高硅氧纤维/碳复合板。

发明人意外的发现，将高硅氧纤维/碳复合板作为微孔导气板，其具有更为优异的导气能力，能够使碳源气在厚度为2mm-8mm的碳/碳复合材料薄板上均匀沉积，同时高硅氧纤维的价格远远低于碳纤维，从而使工装成本大幅下降，从而适合于工业化大生产。

优选的方案，所述高硅氧纤维微孔导气板的厚度为3-12mm，密度为0.2-1.5g/cm³。

优选的方案，所述高硅氧纤维微孔导气板中高硅氧纤维的直径为6-10μm，其氧化硅含量为96-98％。

发明人发现，当高硅氧纤维微孔导气板中采用上述直径的高硅氧纤维时，最终导气性能最优。

优选的方案，所述高硅氧纤维微孔导气板的制备过程为：将高硅氧纤维网胎针刺成平板毡，进行化学气相渗碳增密硬化；然后进行机加工得到高硅氧纤维微孔导气板。

进一步的优选，所述平板毡的厚度为5-15mm，密度为0.09-0.12g/cm³。