CN116023162A - 一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法 - Google Patents

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严科飞
李婷
张川
杨俊杰
樊哲
谢宗凯
刘禹竺
李翔
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Abstract

本发明一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，以解决现有的模压复合材料存在烧蚀率大，烧蚀完整性差的问题及复合材料存在制备周期长、成本高等问题。一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，步骤为S1：采用常规工艺对碳纤维预制体进行致密化处理，获得低密度C/C复合材料；S2：采用浸渍‑固化工艺对低密度C/C复合材料进行处理，获得复合材料。所述的双基基体是由碳基体和酚醛树脂组成。本发明制备碳/碳‑酚醛双基复合材料，相比C/C复合材料制备方法具有快速低成本的特点，气价格约为C/C复合材料的1/2；相比碳/酚醛模压复合材料、碳布/酚醛布带缠绕复合材料具有烧蚀率低、试车后结构完整性好的特点，烧蚀率约为1/2。

Description

一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机喷管技术领域，具体涉及一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法。
背景技术
喷管作为固体火箭发动机的重要组成部分，其功能是使燃烧室内产生的高温高压燃气流经喷管时得到加速，产生推动导弹飞行的推力。在长尾喷管结构中，长尾段有烧蚀层、隔热层和金属件组成。
目前长尾段烧蚀层常采用碳/酚醛模压复合材料、碳布/酚醛布带缠绕复合材料和C/C复合材料。
现用的碳/酚醛模压复合材料存在烧蚀率大，烧蚀完整性差的问题；碳布/酚醛布带缠绕复合材料层间强度低，存在烧蚀率较大的问题；C/C复合材料存在制备周期长、成本高的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明提供一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，以解决现有的模压复合材料存在烧蚀率大，烧蚀完整性差的问题及复合材料存在制备周期长、成本高等问题。
为解决技术问题本发明采用的技术方案
一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，其制备方法如下：
S1：采用常规工艺对碳纤维预制体进行致密化处理，获得低密度C/C复合材料；
S2：采用浸渍-固化工艺对低密度C/C复合材料进行处理获得复合材料。
进一步地，所述S1复合材料密度为1.30～1.55g/cm3。
进一步地，所述S2复合材料密度为1.45～1.75g/cm3。
进一步地，所述的双基基体是由碳基体和酚醛树脂组成。
本发明获得的技术效果
本发明是将C/C复合材料优异的烧蚀性能与酚醛树脂基复合材料低成本的结合起来，制备碳/碳-酚醛双基复合材料，相比C/C复合材料制备方法具有快速低成本的特点，气价格约为C/C复合材料的1/2；相比碳/酚醛模压复合材料、碳布/酚醛布带缠绕复合材料具有烧蚀率低、试车后结构完整性好的特点，烧蚀率约为1/2。
附图说明
图1：本发明的制备方法流程图；
图2：本发明产品试验后图片。
具体实施方式
一种低成本低烧蚀碳/碳-酚醛双基复合材料及其制备方法，特征在于，其为采用碳纤维预制体增强，基体由碳基体和酚醛树脂两种基体组成，其密度为1.45～1.70g/cm3。其制备过程如下：首先采用常规工艺对碳纤维预制体进行致密化处理，获得低密度C/C复合材料，其密度为1.30～1.55g/cm3复合材料；采用浸渍-固化工艺对低密度C/C复合材料进行处理，获得密度为1.45～1.75g/cm3复合材料。
为使本发明所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本发明所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施实例一：
一种低成本低烧蚀碳/碳-酚醛双基复合材料及其制备方法，如图1所示，其为针刺预制体增强的碳基/酚醛基双基复合材料。
一种低成本低烧蚀碳/碳-酚醛双基复合材料及其制备方法，特征在于，其制备过程如下：
首先采用等温化学气相沉积+树脂碳化复合工艺对径向针刺碳纤维预制体进行致密化处理，获得密度为1.50g/cm3的低密度C/C复合材料；采用石墨烯改性酚醛树脂对低密度C/C复合材料进行处理，获得密度为1.65g/cm3复合材料。制备的复合材料通过燃烧室最高工作压强12MPa发动机地面热试车考核，约烧蚀率为0.45mm/s，为碳/酚醛模压复合材料的1/2，制造成本为C/C复合材料的1/2。
本发明实施实例二：
一种低成本低烧蚀碳/碳-酚醛双基复合材料及其制备方法，如图1所示，其为穿刺预制体增强的碳基/酚醛基双基复合材料。
一种低成本低烧蚀碳/碳-酚醛双基复合材料及其制备方法，特征在于，其制备过程如下：
首先采用等温化学气相沉积工艺对穿刺碳纤维预制体进行致密化处理，获得密度为1.55g/cm3的低密度C/C复合材料；采用石墨烯改性酚醛树脂对低密度C/C复合材料进行处理，获得密度为1.72g/cm3复合材料。制备的复合材料通过燃烧室最高工作压强13MPa发动机地面热试车考核，烧蚀率为0.32mm/s，约为碳/酚醛模压复合材料的1/3，制造成本为C/C复合材料的1/2。

Claims (4)

1.一种低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：
S 1：采用常规工艺对碳纤维预制体进行致密化处理，获得低密度C/C复合材料；
S2：采用浸渍-固化工艺对低密度C/C复合材料进行处理，获得复合材料。
2.根据权利要求1所述的低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，其特征在于：所述S1复合材料密度为1.30～1.55g/cm3。
3.根据权利要求1所述的低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，其特征在于：所述S2复合材料密度为1.45～1.75g/cm3。
4.根据权利要求1所述的低成本低烧蚀双基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的双基基体是由碳基体和酚醛树脂组成。
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