[发明专利]单晶硅炉热场支撑隔热部件碳纤维预制体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热场碳碳复合材料技术领域，具体涉及单晶硅炉热场支撑于隔热一体化部件碳纤维预制体制备技术。

技术背景

碳纤维预制体，经现代化的化学高温、高压力、各项碳／碳沉积工艺处理后，具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、质地轻等特性，是现代化发展公认的高科技新材料，是航空航天重要结构件的新型制品。碳纤维预制体作为制造单晶硅炉热场支撑与隔热一体化部件的高性能增强材料，一次性整体成型，形成密度梯度及变结构的整体结构预制体，兼具结构与功能一体化的材料，气密性好，抗热辐射性好，抗硅化性好，保温性好，使用周期长，节能效果极佳。是节能降耗的典型热场材料。

发明内容

本发明提供单晶硅炉热场支撑隔热部件碳纤维预制体的制备方法，所述预制体采用碳布、碳纤维或网胎的不同组合，及铺设过程中纤维的配置，通过控制针刺密度，制备成具有密度梯度和变结构的整体结构预制体；

所述预制体的内形面为高密度结构层，采用碳布、碳纤维缠绕或薄网胎，单元层铺设方式，逐层叠加、逐层针刺；

所述预制体的外形面为低密度功能层，采用薄网胎逐层铺设、针刺而成；

所述预制体的变结构通过控制纤维的配置及针刺的密度实现，制得预制体功能层整体体积密度为0.13～0.65g/cm；。

进一步地，所述内形面结构层的体积密度为0.45-0.65g/cm³，厚度为2-8mm。

进一步地，所述碳布为碳纤维织造成的平纹布或斜纹布或缎纹布或无纬单向布，其面密度为80-400g/m²，碳布碳纤维为≥6K。

进一步地，所述网胎为纤维长度为30-100mm的短切聚丙烯腈基碳纤维，经无纺非织造的成网工艺制成面密度为20-400g/m²的可针刺无纺织物，网胎碳纤维为≥6K。

进一步地，所述缠绕纤维层的面密度为100-400g/m²，碳纤维为≥6K。

本发明涉及的这种碳纤维预制体的制备方法，方法比较简单，复合制成的碳碳复合材料，是功能与结构兼备的材料，用于制造单晶硅生长炉支撑与隔热一体化热场材料。该制备方法制备的预制体气密性好，抗热辐射性好，抗硅化性好，保温性好，使用周期长，节能效果极佳，是节能降耗的典型热场材料。

具体实施方式

实施例1

采用面密度为260g/m²的平纹布及面密度为50g/m²的网胎铺层后针刺，针刺密度为25-30针/cm²，中间加面密度为180g/m²的6K碳纤维缠绕层，逐层铺设、逐层针刺至厚度为4mm，控制纤维配置，逐层叠加，逐层针刺至厚度为6mm，制得结构层整体体积密度为0.48g/cm³；在结构层外层基础上，逐层铺设网胎针刺，面密度为200g/m²，针刺密度为15-20针/cm²，制得外形面厚度为55mm的预制体，其层间密度为6层/10mm，制得预制体功能层整体体积密度为0.13g/cm³；。

本发明提供的这种碳纤维预制体的制备方法，方法简单，预制体气密性好，抗热辐射性好，抗硅化性好，保温性好，使用周期长，节能效果极佳，是节能降耗的典型热场材料。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。