一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法
【专利摘要】一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法，属于C/C复合材料成型工艺，解决现有液相浸渍炭化增密工艺所存在的部分沥青从预制体内排出，导致材料浸渍效率降低，处理周期增多的问题。本发明包括浸渍步骤、低温处理步骤和高温炭化步骤；本发明以碳纤维预制体为增强体，高温改性沥青为基体浸渍剂，采用加压浸渍设备进行C/C材料的液相浸渍增密处理，采用现有的液相浸渍法，C/C材料密度达到1.5g·cm-3以上需要8～10个周期的增密处理，而采用本发明的工艺方法仅需3～4个周期。本发明所采用的加压浸渍设备，结构简单，易于操作，大大提高了浸渍效率，缩短了增密周期，实现了C/C材料的快速致密化。
【专利说明】一种碳纤维预制体液相浸渍増密方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于C/C复合材料成型工艺，具体涉及一种碳纤维预制体液相浸渍增密方 法。
【背景技术】：
[0002] C/C材料是一种以碳纤维及其织物为增强相，碳或石墨为基体相的纯碳多相结构 复合材料，它具有低密高强、低热膨胀系数、高抗热震性、耐高温烧蚀等一系列优点，在航 空、航天高温防热领域具有广阔的应用前景。液相浸渍工艺是C/C复合材料常用的一种致 密化工艺技术，是以液态的碳氢化合物前驱体为浸渍剂，在一定温度、压力环境下浸渍渗透 到预制体内部，填充孔隙，并在加热情况下裂解生成基体碳的过程。沥青是一种热塑性材 料，因具有残碳率高、易石墨化等特点，常用作C/C材料液相浸渍工艺的浸渍剂。
[0003] 现有的液相浸渍炭化增密工艺，以沥青为浸渍剂，采用液相浸渍法制备C/C复合 材料，包括浸渍步骤和高温炭化步骤，浸渍步骤中，将浸渍沥青包埋碳纤维预制体后装入加 压浸渍设备，在一定温度、压力下进行浸渍；高温炭化步骤中，从浸渍沥青中取出浸渍后的 碳纤维预制体进行炭化，完成C/C材料一个周期的致密化处理，如此反复若干周期，直至碳 纤维预制体达到要求密度。浸入碳纤维预制体内部的沥青在高温炭化步骤中，因浸渍压力 释放以及受热解时产生的气体压力，会有部分沥青从预制体内排出，从而导致材料浸渍效 率降低，处理周期增多。
【发明内容】
：
[0004] 本发明提供一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法，解决现有液相浸渍炭化增密工 艺所存在的部分沥青从预制体内排出，导致材料浸渍效率降低，处理周期增多的问题。
[0005] 本发明所提供的一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法，包括浸渍步骤和高温炭化 步骤，其特征在于：
[0006] 所述浸渍步骤和高温炭化步骤之间增加低温处理步骤；
[0007] A、浸渍步骤：在浸渍容器中，用沥青浸渍剂包埋碳纤维预制体，然后将浸渍容器 放入加压浸渍设备，在设定温度和设定压力下浸渍2?5小时，所述设定温度为180°C? 300°C，所述设定压力为2MPa?5MPa ;
[0008] B、低温处理步骤：浸渍处理完成后，在所述加压浸渍设备中保持设定压力、温度升 至450°C?500°C，对浸渍的碳纤维预制体进行低温处理；
[0009] C、高温炭化步骤：将浸渍容器从加压浸渍设备取出，再从沥青浸渍剂中取出碳纤 维预制体，放入炭化炉中在常压无氧环境下进行炭化处理；
[0010] 所述浸渍步骤-低温处理步骤-高温炭化步骤为完整处理周期，经高温炭化步 骤进行炭化处理后的碳纤维预制体，开始下一处理周期，重新经浸渍步骤进行浸渍，如此反 复若干处理周期，直至碳纤维预制体密度达到I. 5g · CnT3为止。
[0011] 所述浸渍步骤包括下述子步骤：
[0012] AU在浸渍容器中，用沥青浸渍剂包埋碳纤维预制体，然后将浸渍容器放入加压浸 渍设备的釜体，盖上釜盖将釜体密封；
[0013] A2、将氮气加压系统管道同釜盖的进气口连接，打开进气口、出气口阀门，向釜体 内充入氮气，排出釜体内空气；
[0014] A3、关闭进气口、出气口阀门，拆除进气口上的氮气加压系统管道，将抽真空系统 管道同釜盖的进气口连接，打开进气口阀门、真空表阀门，对釜体内抽真空，检查气密合格 后保持抽真空状态；
[0015] A4、将釜体从常温升温至设定温度，关闭进气口、真空表阀门，拆除进气口上的抽 真空系统管道，将加压系统管道同进气口连接，打开进气口阀门，充入氮气加压，压力达到 设定压力后，保温、保压2?5小时。
[0016] 所述高温炭化步骤中，炭化处理制度为：
【权利要求】
1. 一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法，包括浸渍步骤和高温炭化步骤，其特征在 于： 所述浸渍步骤和高温炭化步骤之间增加低温处理步骤； A、 浸渍步骤：在浸渍容器中，用沥青浸渍剂包埋碳纤维预制体，然后将浸渍容器放入加 压浸渍设备，在设定温度和设定压力下浸渍2?5小时，所述设定温度为180°C?300°C，所 述设定压力为2MPa?5MPa; B、 低温处理步骤：浸渍处理完成后，在所述加压浸渍设备中保持设定压力、温度升至 450°C?500°C，对浸渍的碳纤维预制体进行低温处理； C、 高温炭化步骤：将浸渍容器从加压浸渍设备取出，再从沥青浸渍剂中取出碳纤维预 制体，放入炭化炉中在常压无氧环境下进行炭化处理； 所述浸渍步骤-低温处理步骤-高温炭化步骤为完整处理周期，经高温炭化步骤进 行炭化处理后的碳纤维预制体，开始下一处理周期，重新经浸渍步骤进行浸渍，如此反复若 干处理周期，直至碳纤维预制体密度达到I. 5g·cnT3为止。
2. 如权利要求1所述的碳纤维预制体液相浸渍增密方法，其特征在于，所述浸渍步骤 包括下述子步骤： A1、在浸渍容器中，用沥青浸渍剂包埋碳纤维预制体，然后将浸渍容器放入加压浸渍设 备的釜体，盖上釜盖将釜体密封； A2、将氮气加压系统管道同釜盖的进气口连接，打开进气口、出气口阀门，向釜体内充 入氮气，排出釜体内空气； A3、关闭进气口、出气口阀门，拆除进气口上的氮气加压系统管道，将抽真空系统管道 同釜盖的进气口连接，打开进气口阀门、真空表阀门，对釜体内抽真空，检查气密合格后保 持抽真空状态； A4、将釜体从常温升温至设定温度，关闭进气口、真空表阀门，拆除进气口上的抽真空 系统管道，将加压系统管道同进气口连接，打开进气口阀门，充入氮气加压，压力达到设定 压力后，保温、保压2?5小时。
3. 如权利要求1或2所述的碳纤维预制体液相浸渍增密方法，其特征在于： 所述高温炭化步骤中，炭化处理制度为：常温
【文档编号】C04B35/83GK104446588SQ201410778294
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】方登科, 吴华利, 沈亚东 申请人:湖北三江航天红阳机电有限公司