一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板及其制备方法，属于单晶硅炉和类单晶铸锭炉及炭基复合材料领域。该复合材料平板通过预制件经热压成型、碳化、石墨化制得。该预制件包括：中间层和与其交替叠加针刺的表面层；所述中间层由面密度为280～600g/m2的炭纤维平纹布或斜纹布加面密度为80～120g/m2的短纤维网胎交替叠层针刺而成；所述表面层由面密度180～300g/m2的石英纤维无纬布加面密度为60～120g/m2短石英纤维网胎交替叠加针刺而成。所得复合材料平板强度高，可以有效降低表面层与硅蒸气反应速度和反应程度，适用于高效单晶炉保温盖板和类单晶铸锭炉的盖板、顶板及坩埚护板等。坩埚护板等。

【技术实现步骤摘要】
一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及单晶硅炉和类单晶铸锭炉及炭基复合材料领域，具体涉及一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板及其制备方法。

技术介绍

[0002]炭/炭复合材料是一种炭纤维增强炭基体复合材料，具有密度低、比强度高、耐高温、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、结构可设计性强、耐腐蚀等优异性能而广泛应用于军工和民用领域，特别是随着技术进步、制造成本降低，在制造大规格产品和结构可设计性强等方面的优势，近些年炭/炭复合材料在大型单晶硅炉和类单晶铸锭炉的热场部件上的应用非常广泛，其中，炭/炭复合材料保温盖板和顶板、盖板是其中热场系统的关键部件之一。
[0003]在单晶硅拉制和铸锭类单晶时，热场部件处于硅蒸气和惰性气体的混合气氛中，硅会在热场表面沉积并部分与热场用炭/炭复合材料或石墨材料表面反应生成碳化硅或者渗透到表面一定深度的孔隙中与炭反应生成碳化硅，由于碳化硅与炭/炭或石墨的热膨胀系数不匹配，容易脱落和粉化，从而影响热场部件的进一步使用，进而影响热场部件的使用寿命。而且单晶炉的保温盖板和类单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板预制件，其特征在于，包括：中间层和与所述中间层上下表面通过交替叠加针刺连接的表面层；所述中间层由面密度为280～600g/m2的炭纤维平纹布或斜纹布加面密度为80～120g/m2的短纤维网胎交替叠层针刺而成；所述表面层由面密度180～300g/m2的石英纤维无纬布加面密度为60～120g/m2短石英纤维网胎交替叠加针刺而成。2.根据权利要求1所述的一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板预制件，其特征在于，所述中间层的炭纤维平纹布或斜纹布与短纤维网胎的重量比为9∶1～7∶3，密度0.5～0.8g/cm3；所述表面层的炭纤维平纹布或斜纹布与短纤维网胎的重量比为6∶4～9∶1，密度0.4～0.6g/cm3。3.一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板，其特征在于，使用如权利要求1
‑
2任一项所述的预制件制得。4.一种石英纤维/炭纤维增强炭基复合材料平板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、预制件的制备：按重量比将面密度为280～600g/m2的炭纤维平纹布或斜纹布加面密度为80～120g/m2的短纤维网胎交替叠层针刺而得到中间层；在中间层表面由面密度180～300g/m2的石英纤维无纬布加面密度为60～120g/m2短石英纤维网胎按重量比交叠层针刺成表面层；翻转后，在中间层另一表面由面密度180～300g/m2的石英纤维无纬布加面密度为60～120g/m2短石英纤维网胎按重量比交叠层针刺成另一表面层，得到预制件；S2、预制件的热压成型：将步骤S1得到的预制件喷淋或浸渍树脂，置于不锈钢板上阴干，将不锈钢板和预制件推送至平板热压机热压成型，冷却至室温，得到密度为1.3～1.6g/cm3的第一平板坯；S3、碳化：将步骤S2制得的第一平板坯放入碳化炉中碳化，每块平板坯间垫一层硫酸纸或牛皮纸，每1块～15块平板坯隔一块50～100mm厚的石墨或炭/炭复合材料标准平板，最上面再...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈腾飞，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
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