CN102531659A - 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法 - Google Patents

一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102531659A
CN102531659A CN2011103509679A CN201110350967A CN102531659A CN 102531659 A CN102531659 A CN 102531659A CN 2011103509679 A CN2011103509679 A CN 2011103509679A CN 201110350967 A CN201110350967 A CN 201110350967A CN 102531659 A CN102531659 A CN 102531659A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
carbon
prefabricate
matrix material
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011103509679A
Other languages
English (en)
Inventor
李瑞珍
崔红
冯阳阳
程文
孙建涛
王翔
李晋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Original Assignee
XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE filed Critical XI'AN AEROSPACE COMPOSITE MATERIALS INSTITUTE
Priority to CN2011103509679A priority Critical patent/CN102531659A/zh
Publication of CN102531659A publication Critical patent/CN102531659A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

本发明公开了一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法，该方法为：一、采用传统预制体成型方法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；二、将碳纤维预制体置于石墨化炉中，在真空或惰性气体保护下，温度为2450℃～2550℃的条件下热处理2h～5h，然后随炉冷却；三、采用常规方法将冷却后的碳纤维预制体制备成C/C复合材料；或重复步骤二1～3次，然后采用常规方法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。本发明实现了高灰分含量碳纤维的应用，提高了原材料的适应性。采用本发明方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量不高于0.05％，处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异。

Description

一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法。
背景技术
C/C复合材料是一种由碳纤维增强碳基体的通用类型的合成纯碳材料。它具有轻质、良好的抗热震性能、低的热膨胀系数、高的高温强度保持率、高的耐冲击和高的刚性等一系列突出的特点，特别适合于在极端温度下要求材料具有高的物理、化学稳定性的环境中使用，已成功地在航天器鼻锥、机翼前缘、固体发动机喉衬、扩张段和飞机刹车盘等重要领域得到广泛应用。碳纤维作为其增强材料，其性能、分布、状态等对复合材料性能的影响至关重要，直接决定了复合材料的性能。
碳纤维制造方法不同会导致不同含量的灰分。研究表明灰分主要受原丝生产中油剂的种类和原丝质量、上油工艺等影响。国产碳纤维由于制造工艺问题，部分碳纤维的灰分含量远高于进口碳纤维的灰分。灰分对应用于高温极端环境中的复合材料的抗烧蚀性能可能产生一定影响。而对碳纤维直接进行灰分去除处理又可能会破坏其表面状态，从而影响其后续使用的工艺性，并且可能造成其性能的显著变化，极大的限制了国产碳纤维的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种简单，低碳环保，可操作性强的C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法。采用该方法处理的碳纤维中灰分的质量含量不高于0.05％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用传统预制体成型方法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.1％～0.8％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在真空或惰性气体保护下，温度为2450℃～2550℃的条件下热处理2h～5h，然后随炉冷却；
步骤三、采用常规方法将步骤二中冷却后的碳纤维预制体制备成C/C复合材料；或重复步骤二1～3次，然后采用常规方法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
上述步骤一中所述预制体成型方法为多向编织法或针刺法。
上述步骤二中所述惰性气体为氩气。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明方法简单，低碳环保，可操作性强，对C/C复合材料的性能无不利影响，消除了由于碳纤维灰分含量高对复合材料性能产生的不利影响。
2、本发明的实施实现了高灰分含量碳纤维的应用，提高了原材料的适应性。
3、采用本发明方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量不高于0.05％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
步骤一、采用传统多向编织法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.1％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在温度为2450℃的真空条件下热处理5h，然后随炉冷却，得到灰分的质量含量为0.05％的碳纤维预制体；
步骤三、采用常规气相或液相复合致密法将步骤二中冷却后的碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
经本实施例方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量为0.05％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异，具体数据见表1。
实施例2
步骤一、采用传统针刺法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.5％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在惰性气体氩气保护下，温度为2550℃的条件下热处理2h，然后随炉冷却；
步骤三、重复步骤二2次，得到灰分的质量含量为0.007％的碳纤维预制体，然后采用常规气相或液相复合致密法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
经本实施例方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量为0.007％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异，具体数据见表2。
实施例3
步骤一、采用传统多向编织法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.8％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在温度为2550℃的真空条件下热处理3h，然后随炉冷却；
步骤三、重复步骤二3次，得到灰分的质量含量为0.01％的碳纤维预制体，然后采用常规气相或液相复合致密法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
经本实施例方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量为0.01％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异，具体数据见表1。
实施例4
步骤一、采用传统针刺法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.1％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在真空或惰性气体保护下，温度为2500℃的条件下热处理4h，然后随炉冷却；
步骤三、重复步骤二1次，得到灰分的质量含量为0.008％的碳纤维预制体，然后采用常规气相或液相复合致密法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
经本实施例方法处理后的碳纤维预制体中灰分的质量含量为0.008％，采用处理后的碳纤维预制体制备的C/C复合材料性能优异，与进口碳纤维制备的C/C复合材料性能无差异，具体数据见表2。
对本发明实施例1和实施例3经灰分处理后的预制体制备的C/C复合材料的性能进行了检测，与采用进口纤维复合材料以多向编织法制备的C/C复合材料的性能进行对比，结果见表1：
表1 多向编织制备的C/C复合材料的性能
 项目   实施例1   实施例3   进口纤维复合材料
 拉伸强度(MPa)   48.9   51.8   31.4～48.1
 拉伸模量(GPa)   13.7   11.9   7.95～14.2
 断裂延伸率(％)   0.78   0.97   0.66～1.16
 压缩强度(MPa)   157   179   120～180
 剪切强度(MPa)   44   38.4   33.1～37.4
 导热系数(W/m·K)   74.22   85.15   72.02～83.04
 发动机烧蚀质量(g)   3.020   2.467   2.735～3.521
对本发明实施例2和实施例4经灰分处理后的预制体制备的C/C复合材料的性能进行了检测，与采用进口纤维复合材料以针刺法制备的C/C复合材料的性能进行对比，结果见表2：
表2 针刺制备的C/C复合材料的性能
  项目   实施例2   实施例4   进口纤维复合材料
  拉伸强度(MPa)   77.1   114   77.4
  压缩强度(MPa)   204   264   187
  导热系数(W/m·K)   111.8   95.34   103.2
  发动机烧蚀剩余面积比   0.7885   0.8077   0.7692
从表1和表2可以看出，采用本发明的方法对碳纤维预制体进行灰分处理后，制备得到的C/C复合材料与进口纤维制备的复合材料性能无显著差异。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用传统预制体成型方法将连续碳纤维制成碳纤维预制体；所述连续碳纤维中灰分的质量含量为0.1％～0.8％；
步骤二、将步骤一中所述碳纤维预制体置于石墨化炉中，在真空或惰性气体保护下，温度为2450℃～2550℃的条件下热处理2h～5h，然后随炉冷却；
步骤三、采用常规方法将步骤二中冷却后的碳纤维预制体制备成C/C复合材料；或重复步骤二1～3次，然后采用常规方法将碳纤维预制体制备成C/C复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法，其特征在于，步骤一中所述预制体成型方法为多向编织法或针刺法。
3.根据权利要求1所述的一种C/C复合材料用碳纤维灰分的处理方法，其特征在于，步骤二中所述惰性气体为氩气。
CN2011103509679A 2011-11-09 2011-11-09 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法 Pending CN102531659A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103509679A CN102531659A (zh) 2011-11-09 2011-11-09 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011103509679A CN102531659A (zh) 2011-11-09 2011-11-09 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102531659A true CN102531659A (zh) 2012-07-04

Family

ID=46339853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011103509679A Pending CN102531659A (zh) 2011-11-09 2011-11-09 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102531659A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111875401A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 西安超码科技有限公司 一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法
CN114890805A (zh) * 2022-05-27 2022-08-12 湖南晶碳新材料有限公司 一种连续式石墨化炉中碳碳坩埚的制备工艺
CN116021802A (zh) * 2022-12-19 2023-04-28 贵州省紫安新材料科技有限公司 一种短纤维模压制备保温桶的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1583673A (zh) * 2004-05-25 2005-02-23 西北工业大学 自热法制备炭/炭复合材料实心圆柱体制件
CN1724474A (zh) * 2005-05-31 2006-01-25 哈尔滨工业大学 热结构用沥青基炭／炭复合材料及其制备方法
CN1948224A (zh) * 2006-10-31 2007-04-18 西安航天复合材料研究所 一种c/c复合材料导电螺纹杆的制备方法
CN101070250A (zh) * 2007-03-19 2007-11-14 华东理工大学 整体型纳米碳纤维复合多孔材料及其制备方法
CN101337825A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 西北工业大学 碳/碳化硅复合材料的制备方法
CN101905977A (zh) * 2010-08-04 2010-12-08 蒋建纯 一种碳/碳多晶硅铸锭炉整体式加热器的制备方法
CN101913887A (zh) * 2010-08-10 2010-12-15 大连恒跃科技有限公司 一种耐高温碳纤维制品及其制备方法
CN102167325A (zh) * 2010-12-27 2011-08-31 蒋建纯 一种碳/碳多晶硅氢化炉隔热屏及其制备方法
CN102206852A (zh) * 2011-04-26 2011-10-05 湖南金博复合材料科技有限公司 碳/碳复合材料保温筒及制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1583673A (zh) * 2004-05-25 2005-02-23 西北工业大学 自热法制备炭/炭复合材料实心圆柱体制件
CN1724474A (zh) * 2005-05-31 2006-01-25 哈尔滨工业大学 热结构用沥青基炭／炭复合材料及其制备方法
CN1948224A (zh) * 2006-10-31 2007-04-18 西安航天复合材料研究所 一种c/c复合材料导电螺纹杆的制备方法
CN101070250A (zh) * 2007-03-19 2007-11-14 华东理工大学 整体型纳米碳纤维复合多孔材料及其制备方法
CN101337825A (zh) * 2008-08-08 2009-01-07 西北工业大学 碳/碳化硅复合材料的制备方法
CN101905977A (zh) * 2010-08-04 2010-12-08 蒋建纯 一种碳/碳多晶硅铸锭炉整体式加热器的制备方法
CN101913887A (zh) * 2010-08-10 2010-12-15 大连恒跃科技有限公司 一种耐高温碳纤维制品及其制备方法
CN102167325A (zh) * 2010-12-27 2011-08-31 蒋建纯 一种碳/碳多晶硅氢化炉隔热屏及其制备方法
CN102206852A (zh) * 2011-04-26 2011-10-05 湖南金博复合材料科技有限公司 碳/碳复合材料保温筒及制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111875401A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 西安超码科技有限公司 一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法
CN111875401B (zh) * 2020-07-24 2022-05-13 西安超码科技有限公司 一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法
CN114890805A (zh) * 2022-05-27 2022-08-12 湖南晶碳新材料有限公司 一种连续式石墨化炉中碳碳坩埚的制备工艺
CN116021802A (zh) * 2022-12-19 2023-04-28 贵州省紫安新材料科技有限公司 一种短纤维模压制备保温桶的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102173813B (zh) 一种含硼化锆复相陶瓷材料的制备方法
Zhao et al. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of PIP-SiC/SiC composites
CN101875562B (zh) 一种炭纤维增强炭和六方氮化硼双基体摩擦材料的制备方法
CN103204693A (zh) 一种短切碳纤维/碳化硅复合材料的制备方法
CN101224988A (zh) C/SiC陶瓷基复合材料的低温制备方法
CN108383527A (zh) 一种石墨烯/碳化硼陶瓷复合材料的制备方法
CN102531659A (zh) 一种c/c复合材料用碳纤维灰分的处理方法
CN102838106A (zh) 采用碳化硅增强聚酰亚胺复合薄膜制备碳膜的方法
CN102373389A (zh) 一种三维编织碳纤维增强镁基复合材料的制备方法
CN108796397A (zh) 一种石墨烯/碳化硅/铝复合材料的制备方法
CN104402483A (zh) 一种碳纤维碳化硅复合材料制备方法
CN105734720A (zh) 一种提高碳化硅纤维强度和模量的制备方法
CN104140537A (zh) 一种杂化液态前驱体、制备方法及采用该前驱体制备ZrC-SiC超高温陶瓷及其复合材料的方法
Han et al. Anisotropic compressive properties of porous CNT/SiC composites produced by direct matrix infiltration of CNT aerogel
Bai et al. Strong and tough ZrB2 materials using a heterogeneous ceramic–metal layered architecture
CN104529499A (zh) 一种自愈合碳化硅纤维增强硅硼氮碳复合材料的制备方法
CN104030686A (zh) 一种高韧性碳化硅陶瓷及其制备方法
CN113004044A (zh) 一种添加石墨烯的SiCf/SiC复合材料制备方法
CN103938023A (zh) 一种原位自生钛铝碳强韧化TiAl3金属间化合物及其制备方法
CN107540411B (zh) 一种降低碳纤维增强陶瓷基复合材料中残留硅含量的方法
CN103193495A (zh) 拉晶炉用保温材料的生产方法
CN106518091B (zh) 一种提高二维碳/碳复合材料力学性能的方法
CN105313426A (zh) 一种制备NiTi纤维增强2219Al复合材料的方法
EP3233481B1 (en) A method to manufacture an article of a fiber made reinforced thermostructural composite
CN102211766A (zh) 一种高导热碳材料的快速、低成本制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Ruizhen

Inventor after: Hou Xiao

Inventor after: Cui Hong

Inventor after: Feng Yangyang

Inventor after: Cheng Wen

Inventor after: Sun Jiantao

Inventor after: Wang Xiang

Inventor after: Li Jin

Inventor before: Li Ruizhen

Inventor before: Cui Hong

Inventor before: Feng Yangyang

Inventor before: Cheng Wen

Inventor before: Sun Jiantao

Inventor before: Wang Xiang

Inventor before: Li Jin

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LI RUIZHEN CUI HONG FENG YANGYANG CHENG WEN SUN JIANTAO WANG XIANG LI JIN TO: LI RUIZHEN HOU XIAO CUI HONG FENG YANGYANG CHENG WEN SUN JIANTAO WANG XIANG LI JIN

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120704