[发明专利]一种炭/炭复合材料法兰及其制备方法

权利要求书

1.一种炭/炭复合材料法兰，为带颈法兰，其特征在于，所述带颈法兰的材质为炭/炭复合材料，带颈法兰包括颈部(1)和法兰盘(2)以及连接颈部(1)和法兰盘(2)的连接部(3)；所述炭/炭复合材料法兰由炭布和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺制成的预制体依次经化学气相沉积致密处理、液相浸渍处理、固化处理、炭化处理和高温处理后制成；所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部(3)处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层，且颈部(1)沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层，法兰盘(2)与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层；所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直，连续针刺密度为20针/cm²～40针/cm²，制成的预制体的体积密度为0.3g/cm³～0.6g/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种炭/炭复合材料法兰，其特征在于，所述炭布为3K平纹炭布、6K平纹炭布或12K平纹炭布，其中K代表丝束千根数。

3.一种制备如权利要求1或2所述炭/炭复合材料法兰的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采用炭布和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺，制成预制体；所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部(3)处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层，且颈部(1)沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层，法兰盘(2)与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层；所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直，连续针刺密度为20针/cm²～40针/cm²；所述预制体的密度为0.3g/cm³～0.6g/cm³；

步骤二、采用碳源气体对步骤一中所述预制体进行化学气相沉积致密处理至预制体的密度达到1.35g/cm³以上，得到炭/炭复合材料法兰坯体；所述化学气相沉积致密处理采用均热法CVI，化学气相沉积致密处理的温度为940℃～1020℃；

步骤三、对步骤二中所述炭/炭复合材料法兰坯体进行液相浸渍处理，然后对经液相浸渍处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行固化处理；所述液相浸渍处理的浸渍剂为糠酮树脂、酚醛树脂或沥青，浸渍压力为1.0MPa～3.0MPa，浸渍时间为4h～6h；所述固化处理的温度为150℃～260℃；

步骤四、在氮气保护下，对步骤三中经固化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行炭化处理；所述炭化处理的温度为800℃～1000℃，氮气流量为0.9m³/h～1.1m³/h；

步骤五、在真空条件或氩气保护条件下，对步骤四中经炭化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行高温处理；所述高温处理的温度为1800℃～2500℃；

步骤六、重复步骤三至步骤五直至得到所需密度的炭/炭复合材料法兰。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中所述碳源气体为丙烯或天然气。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中化学气相沉积致密处理采用上下同时导入碳源气体的方式对预制体进行化学气相沉积致密。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二中化学气相沉积致密处理过程中，预制体垂直放置于设有多个通气孔的石墨板上方，且预制体与所述石墨板之间设置有用于垫起预制体的石墨片或炭条。