[发明专利]一种高织构炭基复合材料及制备方法在审

专利信息
申请号: 201510981581.6 申请日: 2015-12-23
公开(公告)号: CN105601311A 公开(公告)日: 2016-05-25
发明(设计)人: 罗瑞盈;李杨 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: C04B35/83 分类号: C04B35/83;C04B35/622
代理公司: 北京天达知识产权代理事务所(普通合伙) 11386 代理人: 白海燕;彭霜
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 高织构炭基 复合材料 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。

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