[發明專利]一種超高溫大型復雜炭/炭材料構件

在審

• 申請號: 202010067869.3
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111217617A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 史萌
• 申請（專利權）人: 煙臺凱泊復合材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84
• 代理公司: 北京振安創業專利代理有限責任公司 11025
• 代理人: 祁純陽

本發明公開了一種超高溫大型復雜炭/炭材料構件。關鍵是包括至少兩件由炭纖維布和浸漬液制備的炭/炭材料構件預制體，炭/炭材料構件預制體之間有相互匹配接觸的連接面，炭/炭材料構件預制體的連接面之間有膠粘劑層，經高溫燒制得所述的超高溫大型復雜炭/炭材料構件。本發明的超高溫(＞2000℃)的大型復雜炭/炭材料構件的尺寸可達到兩米左右，具有高強度、耐高溫(＞2000℃)性能。

技術領域：

本發明涉及一種炭/炭復合材料，具體是指一種超高溫(＞2000℃)的大型復雜結構的炭/炭構件。

背景技術：

C/C復合材料是當代最先進的高溫結構/功能復合材料，具有比重輕，耐熱，高強，抗燒蝕等優異的高溫力學性能和熱物理性能，在宇航領域得到廣泛的應用，但僅局限于中高溫度、形狀簡單的小型構件。

隨著工程技術的發展，冶金、機械、光伏、化工等民用領域對C/C復合材料有迫切的需求。而且需要滿足多種復雜不同形狀和結構的要求，特別是對大型復雜異型構件的需求更為迫切。近年來，隨著光伏行業的快速發展，單晶硅和多晶硅生產對大型復雜構件的需求尤為迫切，例如單晶硅領域中超大型氣相沉積爐，需要大型限氣筒(1200mm*1650mm*5-8mm)，多晶硅領域大型沉積爐則需要大型薄壁平板件。但由于受到設備和現有生產工藝(預制體-CVD法)兩個條件的限制，要制作這類大型C/C復雜異型構件是難以實現的。因此，如何制備大型C/C材料的復雜異型構件仍是一個急待解決的問題。

發明內容：

本發明的發明目的是公開一種耐高溫、并具有異型結構的大尺寸的炭/炭復合材料構件。

實現本發明的技術解決方案是：包括至少兩件由炭纖維布和浸漬液制備的炭/炭材料構件預制體，炭/炭材料構件預制體之間有相互匹配接觸的連接面，炭/炭材料構件預制體的連接面之間有膠粘劑層，經高溫燒制得所述的超高溫大型復雜炭/炭材料構件。

所述的炭/炭材料構件預制體由至少兩層以上浸漬有浸漬液的炭纖維布疊壓構成，再加熱制得；炭/炭材料構件預制體的連接面為臺階狀、或槽榫狀、或曲面狀、或平面狀。

所述的炭/炭材料構件預制體的形狀為筒形、或曲板狀、平板狀、或異形結構。

所述的浸漬液按重量百分比計的組成和制備步驟是：將40～55％的酚醛樹脂粉加入40～60％的乙醇，攪拌均勻后再加入8～12％的石墨粉和3～5％的氧化鋯粉，攪拌均勻后靜置20～40小時得浸漬液。

所述的炭/炭材料構件預制為筒形，其制備步驟是：

a.將炭纖維布浸漬于上述的浸漬液后取出，置入真空爐，升溫至950℃，保溫1～2小時得預浸炭纖維布；

b.將預浸炭纖維布纏繞在筒狀模具，纏繞碾壓力為0.3～0.6Mpa，張力為200～300公斤，纏繞時的溫度為90～110℃，纏繞速度為2～4r/min，得筒狀的炭/炭材料構件的初坯；

c.將上述的初坯放入加壓定向固化爐中，密封后按100～200Pa/小時抽真空至-0.1Mpa，然后開始在筒形初坯內部加熱，筒形初坯外部為常溫或冷卻保持常溫，筒形初坯內部加熱至100℃保溫30分后繼續升溫，同時加壓到0.2～0.5Mpa，再升溫至180～200℃，保溫保壓2小時后得所述預制體。

所述的炭/炭材料構件預制體為曲板狀、或為平板狀、或為異形結構，其制備是由至少兩層浸漬有浸漬液的炭纖維布疊層熱壓構成，成型壓力為5～10Mpa，成型溫度為100～180℃；置入高溫爐內，升溫至900～1000℃得預制體。

所述的膠粘層的膠粘劑的組分構成按重量百分比計是：