[发明专利]一种超高温大型复杂炭/炭材料构件

说明书

本发明公开了一种超高温大型复杂炭/炭材料构件。关键是包括至少两件由炭纤维布和浸渍液制备的炭/炭材料构件预制体，炭/炭材料构件预制体之间有相互匹配接触的连接面，炭/炭材料构件预制体的连接面之间有胶粘剂层，经高温烧制得所述的超高温大型复杂炭/炭材料构件。本发明的超高温(＞2000℃)的大型复杂炭/炭材料构件的尺寸可达到两米左右，具有高强度、耐高温(＞2000℃)性能。

技术领域：

本发明涉及一种炭/炭复合材料，具体是指一种超高温(＞2000℃)的大型复杂结构的炭/炭构件。

背景技术：

C/C复合材料是当代最先进的高温结构/功能复合材料，具有比重轻，耐热，高强，抗烧蚀等优异的高温力学性能和热物理性能，在宇航领域得到广泛的应用，但仅局限于中高温度、形状简单的小型构件。

随着工程技术的发展，冶金、机械、光伏、化工等民用领域对C/C复合材料有迫切的需求。而且需要满足多种复杂不同形状和结构的要求，特别是对大型复杂异型构件的需求更为迫切。近年来，随着光伏行业的快速发展，单晶硅和多晶硅生产对大型复杂构件的需求尤为迫切，例如单晶硅领域中超大型气相沉积炉，需要大型限气筒(1200mm*1650mm*5-8mm)，多晶硅领域大型沉积炉则需要大型薄壁平板件。但由于受到设备和现有生产工艺(预制体-CVD法)两个条件的限制，要制作这类大型C/C复杂异型构件是难以实现的。因此，如何制备大型C/C材料的复杂异型构件仍是一个急待解决的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种耐高温、并具有异型结构的大尺寸的炭/炭复合材料构件。

实现本发明的技术解决方案是：包括至少两件由炭纤维布和浸渍液制备的炭/炭材料构件预制体，炭/炭材料构件预制体之间有相互匹配接触的连接面，炭/炭材料构件预制体的连接面之间有胶粘剂层，经高温烧制得所述的超高温大型复杂炭/炭材料构件。

所述的炭/炭材料构件预制体由至少两层以上浸渍有浸渍液的炭纤维布叠压构成，再加热制得；炭/炭材料构件预制体的连接面为台阶状、或槽榫状、或曲面状、或平面状。

所述的炭/炭材料构件预制体的形状为筒形、或曲板状、平板状、或异形结构。

所述的浸渍液按重量百分比计的组成和制备步骤是：将40～55％的酚醛树脂粉加入40～60％的乙醇，搅拌均匀后再加入8～12％的石墨粉和3～5％的氧化锆粉，搅拌均匀后静置20～40小时得浸渍液。

所述的炭/炭材料构件预制为筒形，其制备步骤是：

a.将炭纤维布浸渍于上述的浸渍液后取出，置入真空炉，升温至950℃，保温1～2小时得预浸炭纤维布；

b.将预浸炭纤维布缠绕在筒状模具，缠绕碾压力为0.3～0.6Mpa，张力为200～300公斤，缠绕时的温度为90～110℃，缠绕速度为2～4r/min，得筒状的炭/炭材料构件的初坯；

c.将上述的初坯放入加压定向固化炉中，密封后按100～200Pa/小时抽真空至-0.1Mpa，然后开始在筒形初坯内部加热，筒形初坯外部为常温或冷却保持常温，筒形初坯内部加热至100℃保温30分后继续升温，同时加压到0.2～0.5Mpa，再升温至180～200℃，保温保压2小时后得所述预制体。

所述的炭/炭材料构件预制体为曲板状、或为平板状、或为异形结构，其制备是由至少两层浸渍有浸渍液的炭纤维布叠层热压构成，成型压力为5～10Mpa，成型温度为100～180℃；置入高温炉内，升温至900～1000℃得预制体。

所述的胶粘层的胶粘剂的组分构成按重量百分比计是：