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一种高密高强“三层结构”碳基复合材料及其制备方法技术

技术编号:41478040 阅读:20 留言:0更新日期:2024-05-30 14:29
本发明专利技术公开了一种高密高强“三层结构”碳基复合材料及其制备方法,该方法包括:将D50为3~6μm的活性焦和D50为10~60μm的微晶石墨粉混合后得到混合粉;将混合粉投入混捏锅中混捏,脱除水分后升温至160~240℃,然后加入熔融态的粘结剂或改质粘结剂,同时加入改性剂,再闭盖混捏,混捏结束后倒入轧片机中轧片,然后破碎、过筛得到压粉,对压粉进行抽真空处理,再模压成型和等静压成型得到生坯块体,再焙烧即得碳基复合材料。本发明专利技术的生产周期短、成本低,制得的碳基复合材料具备一层界面结构、二层钎焊结构和三层钢混结构,特殊的“三层”结构的设计,实现“增强骨料互补+微活性层构筑”双管齐下,能有效提高碳基复合材料的体积密度、机械强度、均质性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于碳基复合材料,特别涉及一种高密高强“三层结构”碳基复合材料及其制备方法


技术介绍

1、碳基复合材料具备各向同性、润滑性和抗磨性能好、机械加工性能优良、热膨胀系数低、化学稳定性高等一系列优异的性能,广泛应用于半导体、原子能反应堆、航空密封、机械、粉末冶金、连续铸钢、生物工程等领域。

2、目前,碳基复合材料主要通过如下工艺流程进行:以石油焦、人造石墨粉或煅后沥青焦等为骨料,以煤沥青、蒽油或酚醛树脂等为粘结剂,经过磨粉、一次混捏、轧片、凉料、预成型、半炭化、破碎、筛分、二次混捏、轧片、凉料、预成型、等静压成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、二次浸渍、三次焙烧及石墨化后,制备得到符合要求的高性能碳基复合材料。但上述工艺机械性能不强、结构均质性差、生产周期冗长、成本高、成品率低且制品的各向同性度达不到预期;在焙烧、石墨化等热处理过程中,由于粘结剂的固结效果差,导致挥发分大量分解、溢出,生坯在热处理时有鼓包和开裂的风险;碳基复合块体的体积收缩率大且其在各个位置收缩不均匀,导致碳基复合材料的气孔率高、坯料均质性差,进而降低其密度和力学性能。

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,活性焦与微晶石墨粉的质量比为40~80:1~20。

3.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,所述改质粘结剂按以下步骤制作而成:

4.根据权利要求1或3所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,所述粘结剂为酚醛树脂、中间相煤沥青、高温煤沥青、中温煤沥青或低温煤沥青中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述...

【技术特征摘要】

1.一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤s1中,活性焦与微晶石墨粉的质量比为40~80:1~20。

3.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,所述改质粘结剂按以下步骤制作而成:

4.根据权利要求1或3所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,所述粘结剂为酚醛树脂、中间相煤沥青、高温煤沥青、中温煤沥青或低温煤沥青中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为丙酮、甲缩醛、四氢呋喃、甲苯、石油醚、二氯甲烷或喹啉中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,改性剂为煤焦油、油酸、蒽油和裂解油浆中的一种或两种。

7.根据权利要求1所述的一种高密高强“三层结构”碳基复合材料的制备方法,其特征在于,步骤s2的具体步骤为:将混捏温度设置为100~120 ℃,转速调整为1~10 r/min,开盖、反转;当混捏温度达到预定温度后,将混合粉投入混捏锅中,于120~160℃干混20~40 min,转速调整为5~50 r/min,开盖、正转;当混合粉温度达到设定温度后,将转...

【专利技术属性】
技术研发人员:涂川俊钟子昊刘艳丽任改梅李崇威谭姣谢雨桐
申请(专利权)人:湖南大学
类型:发明
国别省市:

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