一种碳-碳复合材料及其制备方法技术

本公开涉及一种碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳
‑
碳复合材料及其制备方法


[0001]本公开涉及复合材料制备
，具体地，涉及一种碳
‑
碳复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳/碳复合材料通常由碳纤维预制体通过化学气相渗透或浸渍工艺致密化而得到，其工艺步骤为预制体成型
→
多周期增密
→
高温石墨化
→
机加成型
→
涂层
→
包装。
[0003]增密工艺主要是通过化学气相渗透工艺对预制体进行气体沉积，增密工艺一般需要经过以下步骤：反应气体通过层流向沉积衬底的过界层扩散；沉积衬底表面吸附反应气体，反应气体产生反应并形成固态产物和气体产物；产生的气体产物解吸附，并沿一边界层区域扩散；产生的气体产物排出。
[0004]由于反应气体需要扩散进入预制体内部后进行反应，而反应气体到达材料表面和芯部的难易程度不同，因此容易产生表面密度高、芯部密度低，造成预制体表面与芯部的密度差过大的现象；且随着反应的进行，材料表面增密后封锁了反应气体向芯部扩散的路径，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳
‑
碳复合材料，其特征在于，所述碳
‑
碳复合材料的任意两处位置的密度差为0.5g/cm3以下。2.根据权利要求1所述的碳
‑
碳复合材料，其特征在于，将所述碳
‑
碳复合材料的任意两处位置的密度差记为M、厚度记为H，所述M与H具有以下特征：当0mm＜H≤30mm，所述M为0.05g/cm3以下；当30mm＜H≤60mm，所述M为0.15g/cm3以下；当60mm＜H≤100mm，所述M为0.5g/cm3以下。3.根据权利要求1所述的碳
‑
碳复合材料，其特征在于，所述碳
‑
碳复合材料包括含碳基体和覆于所述含碳基体表面的碳涂层；所述含碳基体包括含碳纤维预制体以及位于所述含碳纤维预制体空隙中的沉积碳；可选地，所述含碳纤维预制体由碳纤维或者碳化硅纤维通过针刺、编织工艺制备得到；优选地，所述碳
‑
碳复合材料的密度为1.1～1.9g/cm3，所述碳
‑
碳复合材料的纤维含量为19～57重量％；可选地，所述碳
‑
碳复合材料的形状包括块状、片状、回转体状和异型状。4.一种制备权利要求1～3中任意一项所述的碳
‑
碳复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、对含碳预制体进行化学气相渗透处理，得到第一产物；S2、对所述第一产物进行成型处理，得到第二产物；S3、对所述第二产物进行化学气相反应处理，得到第三产物。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述含碳预制体包括碳纤维预制体和碳化硅预制体中的一种或两种；可选地，所述含碳预制体为碳纤维预制体，所述含碳预制体的密度为0.1～0.8g/cm3；所述含碳预制体为碳化硅预制体，所述含碳预制体的密度为0.3～1.0g/cm3；优选地，所述含碳预制体为碳纤维预制体；可选地，所述含碳预制体的形状包括块状、片状、回转体状和异型状；优选地，所述含碳预制体的厚度为5～100mm。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述化学气相渗透处理的工艺条件包括：反应气流量为500～1500L/min，炉内气体压强为12kPa以下，温度为930～1150℃，处理时间为50～500h，所述含碳预制体的处理量为800～2500kg；优选地，反应气流量为700～1200L/min，炉内气体压强为3.5～7.0kPa，温度为1050～1110℃，处理时间为150～200h，所述含碳预制体的处理量为1300～2000kg；其中所述化学气相渗透处理使用的反应气包括烃类气体；优选为选自天然气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种或几种。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述含碳预制体为碳纤维预制体，所述第一产物的密度为1.0～1.5g/cm3；或者所述含碳预制体为碳化硅预制体，所述第一产物的密度为1.1～1.6g/cm3。8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述成型处理包括将所述第一产物进行切割处理、机加处理和打磨处理，得到所述第二产物；优选地，所述含碳预制体为碳纤维预制体，所述第二产物的密度为0.8～1.4g/cm3；或
者，所述含碳预制体为碳化硅预制体，所述第二产物的密度为0.9～1.5g/cm3。9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述化学气相反应处理的工艺条件包括：反应气流量为250～1500L/min，炉内气体压强为12kPa以下，温度为930～1150℃，处理时间为20～300h；其中所述化学气相反应处理使用的反应气为烃类气体，优选为天然气、乙烷、乙烯、丙烷和丙烯中的一种或几种；可选地，所述工艺条件包括稀释气体，所述稀释气体选自氮气、氩气和氢气中的一种或几种，所述稀释气体流量为0～750L/min。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述化学气相沉积包括n段处理，n为1以上的整数；优选地，所述n为2～30之间的任意整数。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第n段化学气相反应处理的反应气流量小于前n
‑
1段化学气相反应处理中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜路路，姚宏，赵领航，段滨，范文斌，张海洋，李侨，牛彩鹤，成路，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：