一种炭/炭复合材料法兰及其制备方法_2

文档序号:8243120阅读:来源:国知局
积致密处理采用均热法CVI,化学气相沉积致密处理的温度为940°C,丙烯流量为1.6m3/h ;
[0033]步骤三、对步骤二中所述炭/炭复合材料法兰坯体进行糠酮树脂液相浸渍处理,然后对经液相浸渍处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行固化处理;所述液相浸渍处理的浸渍压力为1.5MPa,浸渍时间为6h ;所述固化处理的温度为150°C ;
[0034]步骤四、在氮气保护下,对步骤三中经固化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行炭化处理;所述炭化处理的温度为900°C,氮气流量为0.9m3/h ;
[0035]步骤五、在氩气保护条件下,在中频感应石墨化炉中对步骤四中经炭化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行高温处理;所述高温处理的温度为1800°C。
[0036]步骤六、重复步骤三至步骤五直至得到密度多1.6g/cm3的炭/炭复合材料法兰,根据所需法兰的尺寸进行机加工。
[0037]本实施例制备的法兰的拉伸强度为117MPa,压缩强度为242MPa,弯曲强度为207MPa。
[0038]实施例2
[0039]本实施例的炭/炭复合材料法兰的制备方法包括以下步骤:
[0040]步骤一、采用6K PANCF平纹炭布(K代表丝束千根数)和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺,制成预制体;如图2所示,所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部3处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层,且颈部I沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层,法兰盘2与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层;所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直,连续针刺密度为20针/cm2;所述预制体的密度为0.5g/cm3;
[0041]步骤二、采用上下同时导入丙烯的方式对步骤一中所述预制体进行化学气相沉积致密处理至预制体的密度达到1.4g/cm3,得到炭/炭复合材料法兰还体;所述化学气相沉积致密处理采用均热法CVI,化学气相沉积致密处理的温度为950°C,丙烯流量为1.2m3/h ;化学气相沉积致密处理过程中,预制体垂直放置于设有多个通气孔的石墨板上方,且预制体与所述石墨板之间设置有用于垫起预制体的石墨片或炭条;
[0042]步骤三、对步骤二中所述炭/炭复合材料法兰坯体进行糠酮树脂液相浸渍处理,然后对经液相浸渍处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行固化处理;所述液相浸渍处理的浸渍压力为2.5MPa,浸渍时间为4h ;所述固化处理的温度为200°C ;
[0043]步骤四、在氮气保护下,对步骤三中经固化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行炭化处理;所述炭化处理的温度为800°C,氮气流量为1.0mVh ;
[0044]步骤五、在氩气保护条件下,在中频感应石墨化炉中对步骤四中经炭化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行高温处理;所述高温处理的温度为2000°C。
[0045]步骤六、重复步骤三至步骤五直至得到密度多1.7g/cm3的炭/炭复合材料法兰,根据所需法兰的尺寸进行机加工。
[0046]本实施例制备的法兰的拉伸强度为118MPa,压缩强度为252MPa,弯曲强度为204MPao
[0047]实施例3
[0048]本实施例的炭/炭复合材料法兰的制备方法包括以下步骤:
[0049]步骤一、采用12K PANCF平纹炭布(K代表丝束千根数)和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺,制成预制体;如图2所示,所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部3处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层,且颈部I沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层,法兰盘2与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层;所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直,连续针刺密度为30针/cm2;所述预制体的密度为0.6g/cm3;
[0050]步骤二、采用上下同时导入天然气的方式对步骤一中所述预制体进行化学气相沉积致密处理至预制体的密度达到1.38g/cm3,得到炭/炭复合材料法兰还体;所述化学气相沉积致密处理采用均热法CVI,化学气相沉积致密处理的温度为1020 °C,天然气流量为1.0mVh ;化学气相沉积致密处理过程中,预制体垂直放置于设有多个通气孔的石墨板上方,且预制体与所述石墨板之间设置有用于垫起预制体的石墨片或炭条;
[0051]步骤三、对步骤二中所述炭/炭复合材料法兰坯体进行酚醛树脂液相浸渍处理,然后对经液相浸渍处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行固化处理;所述液相浸渍处理的浸渍压力为3.0MPa,浸渍时间为5h ;所述固化处理的温度为260°C ;
[0052]步骤四、在氮气保护下,对步骤三中经固化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行炭化处理;所述炭化处理的温度为1000°C,氮气流量为1.1mVh ;
[0053]步骤五、在真空条件下,在中频感应石墨化炉中对步骤四中经炭化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行高温处理;所述高温处理的温度为2500°C。
[0054]步骤六、重复步骤三至步骤五直至得到密度多1.8g/cm3的炭/炭复合材料法兰,根据所需法兰的尺寸进行机加工。
[0055]本实施例制备的法兰的拉伸强度为124MPa,压缩强度为264MPa,弯曲强度为208MPa。
[0056]实施例4
[0057]本实施例的炭/炭复合材料法兰的制备方法包括以下步骤:
[0058]步骤一、采用12K PANCF平纹炭布(K代表丝束千根数)和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺,制成预制体;如图2所示,所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部3处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层,且颈部I沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层,法兰盘2与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层;所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直,连续针刺密度为40针/cm2;所述预制体的密度为0.6g/cm3;
[0059]步骤二、采用天然气对步骤一中所述预制体进行化学气相沉积致密处理至预制体的密度达到1.42g/cm3,得到炭/炭复合材料法兰坯体;所述化学气相沉积致密处理采用均热法CVI,化学气相沉积致密处理的温度为1000°C,天然气流量为1.5m3/h ;
[0060]步骤三、对步骤二中所述炭/炭复合材料法兰坯体进行沥青液相浸渍处理,然后对经液相浸渍处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行固化处理;所述液相浸渍处理的浸渍压力为2.0MPa,浸渍时间为4h ;所述固化处理的温度为180°C ;
[0061]步骤四、在氮气保护下,对步骤三中经固化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行炭化处理;所述炭化处理的温度为900°C,氮气流量为1.0mVh ;
[0062]步骤五、在真空条件下,在中频感应石墨化炉中对步骤四中经炭化处理后的炭/炭复合材料法兰坯体进行高温处理;所述高温处理的温度为2200°C。
[0063]步骤六、重复步骤三至步骤五直至得到密度多1.7g/cm3的炭/炭复合材料法兰,根据所需法兰的尺寸进行机加工。
[0064]本实施例制备的法兰的拉伸强度为117MPa,压缩强度为260MPa,弯曲强度为206MPa。
[0065]实施例5
[0066]本实施例的炭/炭复合材料法兰的制备方法包括以下步骤:
[0067]步骤一、采用3K PANCF平纹炭布(K代表丝束千根数)和炭纤维网胎交替铺层后连续针刺,制成预制体;如图2所示,所述炭布和炭纤维网胎交替铺层时通过在连接部3处弯折炭布和炭纤维网胎实现连续铺层,且颈部I沿炭/炭复合材料法兰轴向铺层,法兰盘2与炭/炭复合材料法兰轴向垂直的部分沿炭/炭复合材料法兰的径向铺层;所述连续针刺的方向与铺层的方向垂直,连续针刺密度为25针/cm2;所述预制体的密度为0.4g/cm3;
[0068]步骤二、采用上下同时导入丙烯的方式对步骤一中所述预制体进行化学气相沉积致密处理至预制体的密度达到1.4g/c
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