[发明专利]一种高织构炭基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种高织构炭基复合材料，包括炭基体与增强体，其特征在于， 所述增强体为聚丙烯腈基预氧丝制备的预制体，所述炭基体为通过以甲 烷、乙烯和萘为碳源的分布致密化过程沉积在所述预制体表面的热解炭。

2.一种如权利要求1所述高织构炭基复合材料的制备方法，包括预 制体的碳化、石墨化和致密化过程，其特征在于，所述致密化采用以甲 烷、乙烯和萘为碳源的分步致密化，分步致密化具体步骤如下：

(1)在0～70h阶段，控制反应器温度为900～1100℃，通入保护气体 氮气，控制反应器气压为16～20kPa，甲烷与乙烯的流量比为5:1～6:1，甲 烷与萘的流量比为：50:1～100:1；

(2)在70～120h阶段，控制反应器温度为1100～1200℃，通入保护 气体氮气，控制反应器气压为12～16kPa，甲烷与乙烯的流量比为6:1～8:1， 甲烷与萘的流量比为：100:1～150:1；

(3)在120～150h阶段，控制反应器温度为1200～1300℃，通入保护 气体氮气，控制反应器气压为8～12kPa，甲烷与乙烯的流量比为8:1～10:1， 甲烷与萘的流量比为：150:1～200:1。

3.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述致密化中采用的反应器为CVI气相沉积炉。

4.根据权利要求2所述的高织构炭基复合材料的制备方法，其特征 在于，在所述步骤(1)前将所述反应器内抽真空至低于100Pa，并以 100～200℃/h的升温速率匀速升温至900～1100℃。

5.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述萘放在鼓泡瓶内通过鼓泡法以氢气为载体通入所述反应器中， 其中所述鼓泡瓶加热至130～150℃。

6.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述碳化采用高温炉，并在氩气保护气氛下进行，其中所述碳化温 度为900～1300℃，所述碳化时间为10～50h，所述氩气气压为10～50kPa， 流量100L/h，碳化后所述预制体中纤维占预制体的体积分数为30～40％。

7.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述石墨化采用高温炉，并在氩气保护气氛下进行，其中所述石墨 化温度为1600～2300℃，所述石墨化时间为5～50h，所述氩气气压为 5～20kPa。

8.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述致密化结束后，在氮气保护气氛下降温至150℃以下后，关闭氮 源，开炉得到所述高织构炭基复合材料。

9.根据权利要求2所述高织构炭基复合材料的制备方法，其特征在 于，所述预制体采用聚丙烯腈基预氧丝制备。