[实用新型]三维编织碳碳复合材料板

说明书

本实用新型公开了一种三维编织碳碳复合材料板，属于碳碳复合材料领域。所述三维编织碳碳复合材料板包括表面耐烧蚀层、中间强度层和内部刚性层，表面耐烧蚀层、中间强度层和内部刚性层均采用三维编织预制体织物结构制备且采用改性耐高温树脂基体多次浸渍、惰性气体碳化之后高温石墨化处理形成。本实用新型层间结合强度较高，且具有高刚度和耐耐烧蚀的综合性能。

技术领域

本实用新型涉及碳碳复合材料领域，特别是指一种三维编织碳碳复合材料板。

背景技术

碳碳复合材料板材的工作温度通常在1000℃～3000℃范围内，不但需要耐受较高的使用温度，而且需要有较高的结构强度和刚度，碳碳复合材料板是国防、高温工业以及航空航天设备领域的重要高温结构材料，其中高温碳碳复合材料具有低比重、高比强度、高比模量、低热膨胀系数等综合优异特性，在高温结构材料应用环境下有着其他高分子复合材料和金属材料无可比拟的应用前景。

传统的碳碳复合材料结构部件一般采用无机纤维缠绕成型或者二维叠层纤维织物结构，这种织物结构的纤维排布在层间厚度方向没有纤维增强，层间的强度仅由碳基体提供，层间结合强度弱，在高温服役条件下的层间弱化问题导致使用寿命较短，鉴于此，需要一种新型结构的织物预制体的多层结构提高强度、刚度和耐烧蚀的综合性能。

实用新型内容

本实用新型提供一种三维编织碳碳复合材料板，层间结合强度较高，且具有高刚度和耐耐烧蚀的综合性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，本实用新型提供一种三维编织碳碳复合材料板，包括表面耐烧蚀层、中间强度层和内部刚性层，所述表面耐烧蚀层、中间强度层和内部刚性层均采用三维编织预制体织物结构制备且采用改性耐高温树脂基体多次浸渍、惰性气体碳化之后高温石墨化处理形成。

进一步的，所述内部刚性层中的三维编织预制体织物结构采用高模量碳纤维混杂陶瓷纤维在板状基底模具上编织，其中：

该高模量碳纤维采用M35J、M40J、M45J、M55J或M60J；

该陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维或氮化硼纤维；

该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。

进一步的，所述中间强度层中的三维编织预制体织物结构在所述内部刚性层的表面采用高强度碳纤维混杂高模量碳纤维制备，其中：

该高强度碳纤维采用T300、T700、T800、T1000或T1200；

该高模量碳纤维采用M35J、M40J、M45J、M55J或M60J；

该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。

进一步的，所述表面耐烧蚀层中的三维编织预制体织物结构在所述中间强度层的表面采用陶瓷纤维混杂三维编织预制体结构制备，其中：

该陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的任意两种进行混杂；

该三维编织预制体织物结构采用三维四向、三维五向、三维六向、三维七向或者2.5维结构进行制备。

进一步的，所述内部刚性层中碳纤维与陶瓷纤维的混杂比例控制在1:1～7:1，所述中间强度层中的高强度碳纤维与高模量碳纤维的混杂比例控制在1-5:1-6，所述表面耐烧蚀层中的陶瓷纤维的混杂比例控制在1:1～5:1。

另一方面，本实用新型还提供一种上述的三维编织碳碳复合材料板的制备方法，包括：