一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法
【專利摘要】一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，屬于C/C復(fù)合材料成型工藝，解決現(xiàn)有液相浸漬炭化增密工藝所存在的部分瀝青從預(yù)制體內(nèi)排出，導(dǎo)致材料浸漬效率降低，處理周期增多的問題。本發(fā)明包括浸漬步驟、低溫處理步驟和高溫炭化步驟；本發(fā)明以碳纖維預(yù)制體為增強(qiáng)體，高溫改性瀝青為基體浸漬劑，采用加壓浸漬設(shè)備進(jìn)行C/C材料的液相浸漬增密處理，采用現(xiàn)有的液相浸漬法，C/C材料密度達(dá)到1.5g·cm-3以上需要8～10個(gè)周期的增密處理，而采用本發(fā)明的工藝方法僅需3～4個(gè)周期。本發(fā)明所采用的加壓浸漬設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，大大提高了浸漬效率，縮短了增密周期，實(shí)現(xiàn)了C/C材料的快速致密化。
【專利說明】一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬増密方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于C/C復(fù)合材料成型工藝，具體涉及一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方 法。

【背景技術(shù)】：
[0002] C/C材料是一種以碳纖維及其織物為增強(qiáng)相，碳或石墨為基體相的純碳多相結(jié)構(gòu) 復(fù)合材料，它具有低密高強(qiáng)、低熱膨脹系數(shù)、高抗熱震性、耐高溫?zé)g等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航 空、航天高溫防熱領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。液相浸漬工藝是C/C復(fù)合材料常用的一種致 密化工藝技術(shù)，是以液態(tài)的碳?xì)浠衔锴膀?qū)體為浸漬劑，在一定溫度、壓力環(huán)境下浸漬滲透 到預(yù)制體內(nèi)部，填充孔隙，并在加熱情況下裂解生成基體碳的過程。瀝青是一種熱塑性材 料，因具有殘?zhí)悸矢?、易石墨化等特點(diǎn)，常用作C/C材料液相浸漬工藝的浸漬劑。
[0003] 現(xiàn)有的液相浸漬炭化增密工藝，以瀝青為浸漬劑，采用液相浸漬法制備C/C復(fù)合 材料，包括浸漬步驟和高溫炭化步驟，浸漬步驟中，將浸漬瀝青包埋碳纖維預(yù)制體后裝入加 壓浸漬設(shè)備，在一定溫度、壓力下進(jìn)行浸漬；高溫炭化步驟中，從浸漬瀝青中取出浸漬后的 碳纖維預(yù)制體進(jìn)行炭化，完成C/C材料一個(gè)周期的致密化處理，如此反復(fù)若干周期，直至碳 纖維預(yù)制體達(dá)到要求密度。浸入碳纖維預(yù)制體內(nèi)部的瀝青在高溫炭化步驟中，因浸漬壓力 釋放以及受熱解時(shí)產(chǎn)生的氣體壓力，會(huì)有部分瀝青從預(yù)制體內(nèi)排出，從而導(dǎo)致材料浸漬效 率降低，處理周期增多。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明提供一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，解決現(xiàn)有液相浸漬炭化增密工 藝所存在的部分瀝青從預(yù)制體內(nèi)排出，導(dǎo)致材料浸漬效率降低，處理周期增多的問題。
[0005] 本發(fā)明所提供的一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，包括浸漬步驟和高溫炭化 步驟，其特征在于：
[0006] 所述浸漬步驟和高溫炭化步驟之間增加低溫處理步驟；
[0007] A、浸漬步驟：在浸漬容器中，用瀝青浸漬劑包埋碳纖維預(yù)制體，然后將浸漬容器 放入加壓浸漬設(shè)備，在設(shè)定溫度和設(shè)定壓力下浸漬2?5小時(shí)，所述設(shè)定溫度為180°C? 300°C，所述設(shè)定壓力為2MPa?5MPa ;
[0008] B、低溫處理步驟：浸漬處理完成后，在所述加壓浸漬設(shè)備中保持設(shè)定壓力、溫度升 至450°C?500°C，對(duì)浸漬的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行低溫處理；
[0009] C、高溫炭化步驟：將浸漬容器從加壓浸漬設(shè)備取出，再從瀝青浸漬劑中取出碳纖 維預(yù)制體，放入炭化爐中在常壓無氧環(huán)境下進(jìn)行炭化處理；
[0010] 所述浸漬步驟-低溫處理步驟-高溫炭化步驟為完整處理周期，經(jīng)高溫炭化步 驟進(jìn)行炭化處理后的碳纖維預(yù)制體，開始下一處理周期，重新經(jīng)浸漬步驟進(jìn)行浸漬，如此反 復(fù)若干處理周期，直至碳纖維預(yù)制體密度達(dá)到I. 5g · CnT3為止。
[0011] 所述浸漬步驟包括下述子步驟：
[0012] AU在浸漬容器中，用瀝青浸漬劑包埋碳纖維預(yù)制體，然后將浸漬容器放入加壓浸 漬設(shè)備的釜體，蓋上釜蓋將釜體密封；
[0013] A2、將氮?dú)饧訅合到y(tǒng)管道同釜蓋的進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口、出氣口閥門，向釜體 內(nèi)充入氮?dú)?，排出釜體內(nèi)空氣；
[0014] A3、關(guān)閉進(jìn)氣口、出氣口閥門，拆除進(jìn)氣口上的氮?dú)饧訅合到y(tǒng)管道，將抽真空系統(tǒng) 管道同釜蓋的進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口閥門、真空表閥門，對(duì)釜體內(nèi)抽真空，檢查氣密合格 后保持抽真空狀態(tài)；
[0015] A4、將釜體從常溫升溫至設(shè)定溫度，關(guān)閉進(jìn)氣口、真空表閥門，拆除進(jìn)氣口上的抽 真空系統(tǒng)管道，將加壓系統(tǒng)管道同進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口閥門，充入氮?dú)饧訅?，壓力達(dá)到 設(shè)定壓力后，保溫、保壓2?5小時(shí)。
[0016] 所述高溫炭化步驟中，炭化處理制度為：

【權(quán)利要求】
1. 一種碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，包括浸漬步驟和高溫炭化步驟，其特征在 于： 所述浸漬步驟和高溫炭化步驟之間增加低溫處理步驟； A、 浸漬步驟：在浸漬容器中，用瀝青浸漬劑包埋碳纖維預(yù)制體，然后將浸漬容器放入加 壓浸漬設(shè)備，在設(shè)定溫度和設(shè)定壓力下浸漬2?5小時(shí)，所述設(shè)定溫度為180°C?300°C，所 述設(shè)定壓力為2MPa?5MPa; B、 低溫處理步驟：浸漬處理完成后，在所述加壓浸漬設(shè)備中保持設(shè)定壓力、溫度升至 450°C?500°C，對(duì)浸漬的碳纖維預(yù)制體進(jìn)行低溫處理； C、 高溫炭化步驟：將浸漬容器從加壓浸漬設(shè)備取出，再從瀝青浸漬劑中取出碳纖維預(yù) 制體，放入炭化爐中在常壓無氧環(huán)境下進(jìn)行炭化處理； 所述浸漬步驟-低溫處理步驟-高溫炭化步驟為完整處理周期，經(jīng)高溫炭化步驟進(jìn) 行炭化處理后的碳纖維預(yù)制體，開始下一處理周期，重新經(jīng)浸漬步驟進(jìn)行浸漬，如此反復(fù)若 干處理周期，直至碳纖維預(yù)制體密度達(dá)到I. 5g·cnT3為止。
2. 如權(quán)利要求1所述的碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，其特征在于，所述浸漬步驟 包括下述子步驟： A1、在浸漬容器中，用瀝青浸漬劑包埋碳纖維預(yù)制體，然后將浸漬容器放入加壓浸漬設(shè) 備的釜體，蓋上釜蓋將釜體密封； A2、將氮?dú)饧訅合到y(tǒng)管道同釜蓋的進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口、出氣口閥門，向釜體內(nèi)充 入氮?dú)?，排出釜體內(nèi)空氣； A3、關(guān)閉進(jìn)氣口、出氣口閥門，拆除進(jìn)氣口上的氮?dú)饧訅合到y(tǒng)管道，將抽真空系統(tǒng)管道 同釜蓋的進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口閥門、真空表閥門，對(duì)釜體內(nèi)抽真空，檢查氣密合格后保 持抽真空狀態(tài)； A4、將釜體從常溫升溫至設(shè)定溫度，關(guān)閉進(jìn)氣口、真空表閥門，拆除進(jìn)氣口上的抽真空 系統(tǒng)管道，將加壓系統(tǒng)管道同進(jìn)氣口連接，打開進(jìn)氣口閥門，充入氮?dú)饧訅?，壓力達(dá)到設(shè)定 壓力后，保溫、保壓2?5小時(shí)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的碳纖維預(yù)制體液相浸漬增密方法，其特征在于： 所述高溫炭化步驟中，炭化處理制度為：常溫

【文檔編號(hào)】C04B35/83GK104446588SQ201410778294
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】方登科, 吳華利, 沈亞東 申請(qǐng)人:湖北三江航天紅陽機(jī)電有限公司