一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料及其制备方法与流程

文档序号:11824080阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料,其特征在于所述密封材料按质量百分比计包括下述组分:

炭纤维预制体+沉积碳 86.5-96.99%;

纳米Ni 0.01-0.5%;

纳米碳化硅纤维 3-13%;

所述纳米碳化硅纤维均匀附着在炭纤维预制体上,所述沉积碳包覆于炭纤维预制体、纳米碳化硅纤维、Ni的表面并形成致密的碳层;所述Ni均匀分布于致密的碳层与炭纤维预制体所构成的区间内。

2.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料,其特征在于所述密封材料按质量百分比计包括下述组分:

炭纤维预制体+沉积碳 92.5-95.4%;

纳米Ni 0.1-0.5%;

纳米碳化硅纤维 4.5-7%。

3.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料,其特征在于:所述纳Ni的粒度为0.05um~0.1um。

4.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料,其特征在于:所述纳米碳化硅纤维的直径为50-100纳米,长度为5-20微米。

5.根据权利要求1所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料,其特征在于:所述沉积碳与炭纤维预制体的质量比为3-8:10。

6.一种制备如权利要求1-5任意一项所述的纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料的制备方法,其特征在于包括下述步骤:

步骤一

将清洁、干燥的炭纤维预制体置于含镍溶液中浸泡后;经干燥、还原处理,得到带有纳米Ni颗粒的炭纤维预制体;所述纳米Ni颗粒均匀附着在炭纤维预制体上;所述纳米Ni颗粒的粒径为0.05um~0.1um;

步骤二

将步骤一所得带有纳米Ni颗粒的炭纤维预制体置于沉积炉内,采用三氯甲基硅烷为气源,氢气为载气和稀释气体,通过化学气相沉积制备纳米碳化硅纤维,得到带有纳米碳化硅纤维的炭纤维预制体;化学气相沉积时,控制三氯甲基硅烷与氢气体积比为1:3~5、沉积温度为900~1150℃、沉积压力为550~750Pa、沉积时间为2~4小时;

步骤三

对步骤二所得带有纳米碳化硅纤维的炭纤维预制体进行碳沉积处理,得到纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料。

7.根据权利要求6所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料的制备方法,其特征在于步骤一中所述清洁、干燥的炭纤维预制体是通过向下述方案制备的:

将炭纤维预制体放在有丙酮溶液中超声振动25~35分钟后,浸泡24~48小时,然后用去离子水反复清洗炭纤维4~5次,除去残留在炭纤维表面的有机物;再将炭纤维预制体放入干燥箱中进行烘干,温度保持在70~90℃,时间为5~6小时;所述炭纤维预制和丙酮溶液的质量比为1:8~1:12。

8.根据权利要求6所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料的制备方法,其特征在于:步骤一中,将清洁、干燥的炭纤维预制体置于质量百分浓度为0.2~0.5%硝酸镍溶液中浸泡4~6小时,取出,置于100~120℃恒温箱中干燥7~9小时,然后N2气氛中加热到450℃~550℃煅烧1~2h;接着再升温至550~650℃,通入还原气体进行还原1~2h;得到带有纳米Ni颗粒的炭纤维预制体;所述还原气体由H2与N2按体积比为3:2~4组成。

9.根据权利要求6所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料的制备方法,其特征在于:步骤三中,将步骤二所得带有纳米碳化硅纤维的炭纤维预制体放入等温CVD炉中,以丙烯作为碳源气体,以氮气为稀释气体,进行CVD沉积增密;CVD沉积增密的工艺参数为:沉积温度900~1000℃、丙烯流量12~16L/min、氮气流量25~35L/min、膛压、1~2Kpa、沉积时间180~250小时;沉积完成后进行石墨化处理处理;石墨化处理处理的温度为2000~2500℃、时间为2~4小时。

10.据权利要求7-9任意一项所述的一种纳米碳化硅纤维改性C/C密封材料的制备方法,其特征在于:所制备的密封材料利用UMT-3摩擦试验机检测试样的摩擦磨损性能,其摩擦实验条件为:载荷为30N,试验时间为30min,实验速度为200r/min;其磨损小于等于0.0045g。

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