[发明专利]一种制备C/C复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维增强碳基复合材料的制作方法,具体来说是一种制备C/C复合材料的方法。

背景技术

C/C复合材料具有耐高温、抗热震、比重小、热膨胀系数小、易加工、高温力学性能良好等优良特点，尤其是力学性能随着温度的升高一点都不降低。因此，C/C复合材料广泛应用于航空航天、工业炉热场等领域。

目前，制备C/C复合材料按致密化工艺可分为树脂浸渍法、化学气相沉积（CVD）和化学气相渗透（CVI）。树脂浸渍法需要进行多次树脂浸渍法、多次炭化才能达到致密化效果，该操作工艺复杂，质量稳定性差，且多次浸渍炭化后致密化效果有限，化学气相沉积与化学气相渗透制备C/C复合材料质量稳定性好，但是周期较长，成本较高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种快速致密化制备C/C复合材料的方法。

本发明的技术方案如下：

本发明的方法所采用的技术方案是通过如下工艺实现的：

（一）、将酚醛树脂与石墨粉或碳粉按4:6至6:4的重量比充分混合形成混合料；

（二）、将混合料按比例1:1至1:4的重量比与无水乙醇形成混合料溶液；

（三）、将碳纤维布表面除胶并清洗干净或短切纤维浸渍于上述混合料溶液中；

（四）、将浸渍后的预制体放入烘箱中充分烘干；

（五）、将烘干后的预制体逐层叠加后切边放置在模具中，然后将模具放置于压力机下；用压力机对预制体加压，之后快速升温至130℃至树脂融化，保压30MPa；10分钟后，将模具温度升高至190℃并保压2小时；

（六）、将压制好的预制体修边，置于炭化炉中在惰性气体保护下进行炭化2000℃处理。

本发明所用模具为压至制作预制体层与层之间的气泡而专门设计，大小刚好能放下预制体，所述模具由上模和下模组成，上模和下模挤压时相对移动。

本发明制作过程树脂与碳粉（或石墨粉）按一定比例混合，溶于无水乙醇，将碳纤维布或短切纤维浸渍于树脂与碳粉混合溶液中，在烘干机中烘干，将烘干后的碳纤维布或短切纤维预浸料置于模具中进行加压加温固化，之后将固化好的样品置于炭化炉中进行炭化处理，本发明使用树脂可作为粘接剂，在低温阶段树脂将碳粉（或石墨粉）和增强纤维粘结在一起，在炭化后，树脂被炭化，生成的树脂碳成为连接纤维和碳粉的桥梁。

本发明的压制工艺为：先将模具升温至树脂熔化温度，使树脂具有流动性，流动的树脂填满预制体孔隙，并保持一定压力；其后将模具温度升高至树脂固化温度，使树脂充分固化；最后卸压脱模。

本发明制备C/C复合材料的方法的有益效果：不仅简化生产工艺流程，从原来多次浸渍多次炭化变为一次浸渍一次炭化；而且降低了成本，C/C复合材料成本高与炭化次数多有很大关系，炭化次数减少，成本降低，最重要消除了多次浸渍多次炭化不确定因素使质量更稳定。

具体实施方式

实施例一

该发明制备方法如下：将40千克酚醛树脂和60千克石墨粉充分混合形成混合料，将混合料在100千克的无水乙醇中形成混合溶液；将碳纤维布表面除胶并清洗干净，浸渍于上述混合料溶液中，将浸渍后的碳纤维布放入烘箱中充分烘干；将烘干后的碳纤维布逐层叠加后切边形成预制体放置在模具中，然后将模具放置于压力机下；用压力机对预制体加压，之后快速升温至130℃至树脂融化，保压30MPa；10分钟后将模具温度升高至190℃并保压2小时；将压制好的预制体修边，置于炭化炉中，惰性气体保护下进行炭化2000℃处理。

实施例二

将40千克酚醛树脂和60千克石墨粉充分混合形成混合料，将混合料在200千克的无水乙醇中形成混合溶液；将碳纤维布表面除胶并清洗干净，浸渍于上述混合料溶液中，将浸渍后的碳纤维布放入烘箱中充分烘干；将烘干后的碳纤维布逐层叠加后切边形成预制体放置在模具中，然后将模具放置于压力机下；用压力机对预制体加压，之后快速升温至130℃至树脂融化，保压30MPa；10分钟后将模具温度升高至190℃并保压2小时；将压制好的预制体修边，置于炭化炉中，惰性气体保护下进行炭化2000℃处理。

实施例三