CN116947520B - 一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法 - Google Patents

一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及碳碳复合材料技术领域，具体公开了一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法，碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：将第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构互不相同，且第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的起始铺放面不在同一个平面。本申请制得的碳碳匣钵韧性好，不易断裂，使用寿命长，抗振性好。

Description

一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制 备方法
技术领域
本发明涉及碳碳复合材料技术领域，尤其是涉及一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法。
背景技术
将陶瓷器和坯体放置在碳碳复合材料制成的容器中焙烧，能够防止气体及有害物质对坯体、釉面的破坏及污损，这种容器即称碳碳匣钵。碳碳匣钵广泛应用于承烧电子元器件、锂离子电池材料、磁性材料、陶瓷产品等领域。匣钵材料的成分直接影响匣钵性能，匣钵要求具有较高的耐火度、较好的机械强度、良好的体积稳定性以及优异的热稳定性和导热性。
相关技术中公开了一种组合式石墨匣钵，包括底板、多个侧板、石墨方柱以及螺钉，所述侧板沿着底板四周竖向设置在底板上且与所述底板围合成带空腔的盒体结构，任意相邻两个所述侧板的拼接处通过子母口进行卡接，所述石墨方柱分别沿着侧板与底板、侧板与侧板的拼缝设置；所述石墨方柱、底板、侧板上均开有连接孔，所述底板、侧板和石墨方柱通过所述螺钉与连接孔配合固定连接。
针对上述相关技术，由于上述匣钵采用碳碳板材经过机械加工后拼接而成，受加工精度的影响，板材与板材之间存在缝隙，原材料在烧制过程中容易从缝隙中泄露，造成浪费。
发明内容
为了降低原材料泄露的概率、减少浪费，本申请提供一种碳碳匣钵预制体的制备方法、碳碳匣钵和碳碳匣钵的制备方法。
第一方面，本申请提供一种碳碳匣钵预制体的制备方法，采用如下的技术方案：
一种碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：
将第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构互不相同，且所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的起始铺放面不在同一个平面。
通过采用上述技术方案，由于本申请采用三种结构不同的复合片叠层拼接得到没有拼接缝的碳碳匣钵预制体，在依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，即可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
可选的，所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片在铺放后均进行针刺处理。
通过采用上述技术方案，针刺处理能够提高相邻两层复合片之间的层间强度，能够提高碳碳匣钵预制体的力学性能，进一步提高碳碳匣钵的抗振性。
可选的，所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片远离箱体开口的边沿均连接有搭接边，在铺放所述第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片或第三开口箱体平铺复合片时，两个相邻的所述搭接边叠层且覆盖拼接缝。
通过采用上述技术方案，搭接边叠层且覆盖拼接缝，一方面使得碳碳匣钵预制体的棱角处没有缝隙，另外一方面提高了碳碳匣钵预制体棱角处的强度。
可选的，位于外侧的所述搭接边表面均铺设有碳纤维网胎，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理。
通过采用上述技术方案，搭接边处增加碳纤维网胎，采用带钩的针将碳纤维网胎沿着Z向刺入到碳碳匣钵预制体中，增加Z向的纤维，经过沉积浸渍碳化和石墨化处理后，层与层之间的作用力增强，从而提高搭接边处的层间强度。
可选的，任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，所述碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维，再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维，再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维，脱模前将第一碳纤维和第二碳纤维位于箱体开口的部分裁剪去除。
通过采用上述技术方案，碳纤维加强层能够增加碳碳匣钵的环向强度，延长使用寿命。
可选的，所述第一开口箱体平铺复合片包括矩形的第一片材、第二片材、第三片材、第四片材和第五片材，所述第一片材、第二片材、第三片材和第四片材沿第一片材的长边方向依次连接，所述第五片材与第一片材、第二片材或第三片材的一边连接。
可选的，所述第二开口箱体平铺复合片包括第六片材、第七片材、第八片材、第九片材、第十片材和第十一片材，所述第六片材、第七片材、第八片材、第九片材和第十片材沿第七片材的长边方向依次连接，所述第十一片材与第八片材或第九片材的一边连接，所述第六片材和第十片材拼接后形成开口箱体的一面，所述六片材和第十片材是长方形或三角形。
可选的，所述第三开口箱体平铺复合片包括五个第十二片材，五个所述第十二片材呈十字形。
通过采用上述技术方案，由于三种不同结构的复合片均是一体成型，在叠层铺放后不会产生明显的缝隙，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费。
第二方面，本申请提供一种碳碳匣钵的制备方法，采用如下的技术方案：
一种碳碳匣钵的制备方法，包括以下步骤：将上述的碳碳匣钵预制体依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理，得到碳碳匣钵。
通过采用上述技术方案，碳碳匣钵预制体经过气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，气相沉积和浸渍碳化产生的碳在碳碳匣钵预制体内的碳纤维上形核、长大，填充了碳纤维间的缝隙，进一步减少缝隙，且提高了碳碳匣钵的密度；碳纤维与基体碳的结合也能有效防止断裂裂纹的扩展，不至于发生脆性断裂，提高了碳碳匣钵的韧性，从而提高碳碳匣钵的使用寿命。
第三方面，本申请提供一种碳碳匣钵，采用如下的技术方案：
一种碳碳匣钵，由上述的制备方法制得。
通过采用上述技术方案，采用上述的制备方法可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用三种结构不同的复合片叠层拼接得到没有拼接缝的碳碳匣钵预制体，在依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理后，即可得到一体成型的碳碳匣钵，与石墨匣钵相比，在使用过程中原材料不易泄露，从而减少原材料的浪费；且具有更强的韧性，不易断裂，使用寿命长；在盛装原材料时需要振动碳碳匣钵，本申请的碳碳匣钵的抗振性优于石墨匣钵。
2、本申请中优选在两个相邻的搭接边叠层且覆盖拼接缝，一方面使得碳碳匣钵预制体的棱角处没有缝隙，另外一方面提高了碳碳匣钵预制体棱角处的强度。
3、本申请中优选在搭接边处增加碳纤维网胎，采用带钩的针将碳纤维网胎沿着Z向刺入到碳碳匣钵预制体中，增加Z向的纤维，经过沉积浸渍碳化和石墨化处理后，层与层之间的作用力增强，从而提高搭接边处的层间强度。
附图说明
图1是本申请制备例1中的第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构示意图。
图2是本申请制备例2中的第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构示意图。
图3是本申请制备例3中的第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构示意图。
图4是本申请制备例5中的第一开口箱体平铺复合片、第二开口箱体平铺复合片和第三开口箱体平铺复合片的结构示意图。
图5是本申请制备例7中的第一碳纤维、第二碳纤维和第三碳纤维的结构示意图。
附图标记说明：
1、第一开口箱体平铺复合片；11、第一片材；12、第二片材；13、第三片材；14、第四片材；15、第五片材；2、第二开口箱体平铺复合片；21、第六片材；22、第七片材；23、第八片材；24、第九片材；25、第十片材；26、第十一片材；3、第三开口箱体平铺复合片；31、第十二片材；4、搭接边；5、第一碳纤维；6、第二碳纤维；7、第三碳纤维。
具体实施方式
以下结合附图1-5和实施例对本申请作进一步详细说明。
碳碳匣钵预制体的制备例
制备例1
一种碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：
将4张第一开口箱体平铺复合片1、1张第二开口箱体平铺复合片2和1张第三开口箱体平铺复合片3依次叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，4小时升温至250℃，保温6小时，得到碳碳匣钵预制体；
参照图1，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的结构互不相同，且第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的起始铺放面不在同一个平面，在本制备例中，相邻两层复合片的两个起始铺放面相邻设置；具体的，在本制备例中，第一开口箱体平铺复合片1包括正方形的第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15，第一片材11、第二片材12、第三片材13和第四片材14沿第一片材11的长边方向依次排布且一体成型，第五片材15与第三片材13的一边一体成型，第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15的连接处均有折痕；第二开口箱体平铺复合片2包括第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十片材25沿第七片材22的长边方向依次排布且一体成型，第十一片材26与第九片材24的一边一体成型，第六片材21和第十片材25拼接后形成开口箱体的一面，第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十一片材26均为正方形，第六片材21和第十片材25均是长方形，第六片材21和第十片材25的尺寸相同，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26的连接处均有折痕；
第三开口箱体平铺复合片3包括五个正方形的第十二片材31，五个第十二片材31呈十字形排布且一体成型，五个第十二片材31的连接处均有折痕。
制备例2
与制备例1的不同之处在于，参照图2，第一开口箱体平铺复合片1包括正方形的第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15，第一片材11、第二片材12、第三片材13和第四片材14沿第一片材11的长边方向依次排布且一体成型，第五片材15与第一片材11的一边一体成型，第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15的连接处均有折痕；
第二开口箱体平铺复合片2包括第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十片材25沿第七片材22的长边方向依次排布且一体成型，第十一片材26与第九片材24的一边一体成型，第六片材21和第十片材25拼接后形成开口箱体的一面，第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十一片材26均为正方形，第六片材21和第十片材25均是直角三角形，第六片材21和第十片材25的尺寸相同，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26的连接处均有折痕。
制备例3
与制备例1的不同之处在于，参照图3，第二开口箱体平铺复合片2包括第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十片材25沿第七片材22的长边方向依次排布且一体成型，第十片材25与第八片材23或第九片材24的一边一体成型，第六片材21和第十片材25拼接后形成开口箱体的一面，第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十一片材26均为正方形，第六片材21和第十片材25均是直角三角形，第六片材21和第十片材25的尺寸相同，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26的连接处均有折痕。
制备例4
与制备例1的不同之处在于，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3在铺放后均进行针刺处理，针刺密度为15针/cm2。
制备例5
与制备例1的不同之处在于，参照图4，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3远离箱体开口的边沿均连接有搭接边4，搭接边4的形状为等腰梯形，搭接边4的下底与第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的边沿一体成型，搭接边4的下底处设有折痕，在铺放第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2或第三开口箱体平铺复合片3时，两个相邻的搭接边4叠层且覆盖拼接缝。
制备例6
与制备例5的不同之处在于，位于外侧的搭接边4表面均铺设有碳纤维网胎，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的拼接缝处均铺设有碳纤维网胎，碳纤维网胎覆盖复合片的拼接缝，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理，针刺密度为15针/cm2。
制备例7
与制备例1的不同之处在于，参照图5，任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维5，再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维6，再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维7，脱模前将第一碳纤维5和第二碳纤维6位于箱体开口的部分裁剪去除；第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7可以是多根，也可以是一根，在本制备例中，第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7为多根，多根第一碳纤维5相互平行，多根第二碳纤维6相互平行，多根第三碳纤维7相互平行，第一碳纤维5的首尾两端打结固定，第二碳纤维6的首尾两端打结固定，第三碳纤维7的首尾两端打结固定；第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7均是12k碳纤维。
制备例8
与制备例7的不同之处在于，将4张第一开口箱体平铺复合片1、1张第二开口箱体平铺复合片2和1张第三开口箱体平铺复合片3依次叠层铺放在长方体模具表面，形成第一单元层，再将4张第一开口箱体平铺复合片1、1张第二开口箱体平铺复合片2和1张第三开口箱体平铺复合片3依次叠层铺放在第一单元层的表面，合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，4小时升温至260℃，保温6小时，得到碳碳匣钵预制体。
制备例9
一种碳碳匣钵预制体的制备方法，包括以下步骤：
将4张第一开口箱体平铺复合片1、1张第二开口箱体平铺复合片2和1张第三开口箱体平铺复合片3依次叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3在铺放后均进行针刺处理，针刺密度为15针/cm2，脱模，加热硬化，4小时升温至250℃，保温6小时，得到碳碳匣钵预制体；
参照图4，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的结构互不相同，且第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的起始铺放面不在同一个平面，在本制备例中，相邻两层复合片的两个起始铺放面相邻设置；具体的，在本制备例中，第一开口箱体平铺复合片1包括正方形的第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15，第一片材11、第二片材12、第三片材13和第四片材14沿第一片材11的长边方向依次排布且一体成型，第五片材15与第三片材13的一边一体成型，第一片材11、第二片材12、第三片材13、第四片材14和第五片材15的连接处均有折痕；第二开口箱体平铺复合片2包括第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十片材25沿第七片材22的长边方向依次排布且一体成型，第十一片材26与第九片材24的一边一体成型，第六片材21和第十片材25拼接后形成开口箱体的一面，第七片材22、第八片材23、第九片材24和第十一片材26均为正方形，第六片材21和第十片材25均是长方形，第六片材21和第十片材25的尺寸相同，第六片材21、第七片材22、第八片材23、第九片材24、第十片材25和第十一片材26的连接处均有折痕；第三开口箱体平铺复合片3包括五个正方形的第十二片材31，五个第十二片材31呈十字形排布且一体成型，五个第十二片材31的连接处均有折痕。
参照图4，第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3远离箱体开口的边沿均连接有搭接边4，搭接边4的形状为等腰梯形，搭接边4的下底与第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2和第三开口箱体平铺复合片3的边沿一体成型，搭接边4的下底处设有折痕，在铺放第一开口箱体平铺复合片1、第二开口箱体平铺复合片2或第三开口箱体平铺复合片3时，两个相邻的搭接边4叠层且覆盖拼接缝；位于外侧的搭接边4表面均铺设有碳纤维网胎，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理，针刺密度为15针/cm2。
参照图5，任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维5，再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维6，再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维7，脱模前将第一碳纤维5和第二碳纤维6位于箱体开口的部分裁剪去除；第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7可以是多根，也可以是一根，在本制备例中，第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7为多根，多根第一碳纤维5相互平行，多根第二碳纤维6相互平行，多根第三碳纤维7相互平行，第一碳纤维5的首尾两端打结固定，第二碳纤维6的首尾两端打结固定，第三碳纤维7的首尾两端打结固定；第一碳纤维5、第二碳纤维6和第三碳纤维7均是24k碳纤维。
实施例
实施例1
一种碳碳匣钵的制备方法，包括以下步骤：将制备例1制得的碳碳匣钵预制体依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理；
气相沉积：碳碳匣钵预制体放入沉积炉，盖上沉积炉的炉盖，先抽真空，再向沉积炉中通入氮气，半小时后开始升温，40小时从常温升温至1100℃，升温阶段持续通入氮气，温度达到1100℃时，关闭氮气阀，向沉积炉中以0.2L/min的流量通入丙烯，保温400h，然后开始降温，待温度低于900℃时，停止往沉积炉中通入丙烯，向沉积炉中通入氮气，直至温度降至200℃以下，然后打开炉盖，待温度降至常温后，且密度≥1.3g/cm3，得到沉积预制体；浸渍碳化：将沉积预制体置于呋喃树脂浸渍罐中，呋喃树脂的固含量大于90％，在0.2MPa高压条件下浸渍2h，取出后将其置于固化炉中，3h从常温升温至180℃，恒温3h，冷却至常温，固化后将其放入炭化炉中，抽真空后通入氮气，15h从常温升温至1000℃，恒温10h，然后开始降温，温度降至200℃时停止通入氮气，并将炉盖打开，直至温度降至常温时取出，密度≥1.5g/cm3，得到碳化预制体；
石墨化处理：将碳化预制体置于高温炉中，抽真空，40h从常温升温至2300℃，恒温10h，然后开始降温，当温度降至200℃时，通入氮气至高温炉内至常压后，打开炉盖，等温度降至常温后取出，得到碳碳匣钵。
实施例2-9
与实施例1的不同之处在于，将制备例1制得的碳碳匣钵预制体依次替换为制备例2-9制得的碳碳匣钵预制体。
对比例
对比例1
一种组合式石墨匣钵，包括底板、多个侧板、石墨方柱以及螺钉，侧板沿着底板四周竖向设置在底板上且与底板围合成带空腔的盒体结构，任意相邻两个侧板的拼接处通过子母口进行卡接，石墨方柱分别沿着侧板与底板、侧板与侧板的拼缝设置；石墨方柱、底板、侧板上均开有连接孔，底板、侧板和石墨方柱通过螺钉与连接孔配合固定连接。
性能检测试验
试验方法
(1)弯曲强度试验：参照GBT40398.2-2021炭-炭复合炭素材料试验方法第2部分：弯曲性能试验，测试实施例1-9制得的碳碳匣钵和对比例1制得的石墨匣钵的弯曲强度。
(2)振动试验：将实施例1-9制得的碳碳匣钵和对比例1制得的石墨匣钵依次放置于振动试验机的试验台上，振动幅度1cm，振动频率为90Hz，每次振动时间为2min，每次振动结束后检查匣钵是否有断裂、破损或变形现象，重复上述试验，直至匣钵出现裂纹后停止试验，每个实施例或对比例均试验5次，振动次数取5次的平均值。
表1弯曲强度试验和振动试验结果
实施例/对比例编号 弯曲强度/MPa 抗振次数/次
实施例1 40.8 36
实施例2 40.4 33
实施例3 40.6 31
实施例4 41.7 44
实施例5 41.5 42
实施例6 43.1 50
实施例7 52.6 52
实施例8 52.7 53
实施例9 66.8 76
对比例1 30.0 22
结合实施例1-9和对比例1并结合表1可以看出，实施例1-3制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数远高于对比例1，说明采用三种结构不同的复合片叠层制备碳碳匣钵，能够提高碳碳匣钵的韧性和抗振性，且制备例1制得的碳碳匣钵性能较好；实施例4在实施例1的基础上增加了针刺处理步骤，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数明显提高，说明针刺处理能够提高碳碳匣钵的韧性和抗振性；实施例5在实施例1的基础上增加了搭接边，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数进一步提高，但低于实施例4，说明搭接边能够提高碳碳匣钵的韧性和抗振性；实施例6在实施例5的基础上增加了碳纤维网胎，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数大幅提高，说明碳纤维网胎能够提高碳碳匣钵的韧性和抗振性；实施例7在实施例1的基础上增加了碳纤维加强层，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数均大幅提高，说明碳纤维加强层能够提高碳碳匣钵的韧性和抗振性；实施例8在实施例7的基础上增加了复合片的数量，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数变化不大，说明增加碳碳匣钵的厚度对韧性和抗振性影响不大，主要是为了加工不同厚度的碳碳匣钵；实施例9在实施例1的基础上增加了针刺处理、搭接边、碳纤维网胎和碳纤维加强层，制得的碳碳匣钵弯曲强度和平均振动次数均大幅提高，说明上述特征共同配合能够大幅提高碳碳匣钵的韧性和抗振性。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）按任意顺序叠层铺放在长方体模具表面合围形成一开口箱体，脱模，加热硬化，得到碳碳匣钵预制体；
所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）的结构互不相同，且所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）的起始铺放面不在同一个平面；
所述第一开口箱体平铺复合片（1）包括矩形的第一片材（11）、第二片材（12）、第三片材（13）、第四片材（14）和第五片材（15），所述第一片材（11）、第二片材（12）、第三片材（13）和第四片材（14）沿第一片材（11）的长边方向依次连接，所述第五片材（15）与第一片材（11）、第二片材（12）或第三片材（13）的一边连接；
所述第二开口箱体平铺复合片（2）包括第六片材（21）、第七片材（22）、第八片材（23）、第九片材（24）、第十片材（25）和第十一片材（26），所述第六片材（21）、第七片材（22）、第八片材（23）、第九片材（24）和第十片材（25）沿第七片材（22）的长边方向依次连接，所述第十一片材（26）与第八片材（23）或第九片材（24）的一边连接，所述第六片材（21）和第十片材（25）拼接后形成开口箱体的一面，所述第六片材和第十片材（25）是长方形或三角形；
所述第三开口箱体平铺复合片（3）包括五个第十二片材（31），五个所述第十二片材（31）呈十字形。
2.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）在铺放后均进行针刺处理。
3.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）和第三开口箱体平铺复合片（3）远离箱体开口的边沿均连接有搭接边（4），在铺放所述第一开口箱体平铺复合片（1）、第二开口箱体平铺复合片（2）或第三开口箱体平铺复合片（3）时，两个相邻的所述搭接边（4）叠层且覆盖拼接缝。
4.根据权利要求3所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：位于外侧的所述搭接边（4）表面均铺设有碳纤维网胎，在铺设后对碳纤维网胎进行针刺处理。
5.根据权利要求1所述的一种碳碳匣钵预制体的制备方法，其特征在于：任意相邻两层复合片之间均设置有碳纤维加强层，所述碳纤维加强层的铺设方法包括以下步骤：在复合片表面沿模具X方向缠绕第一碳纤维（5），再沿模具Y方向缠绕第二碳纤维（6），再沿模具Z方向缠绕第三碳纤维（7），脱模前将第一碳纤维（5）和第二碳纤维（6）位于箱体开口的部分裁剪去除。
6.一种碳碳匣钵的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将权利要求1-5任一项所述的碳碳匣钵预制体依次进行气相沉积、浸渍碳化和石墨化处理，得到碳碳匣钵。
7.一种碳碳匣钵，其特征在于：由权利要求6所述的制备方法制得。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102811947A (zh) * 2010-02-22 2012-12-05 株式会社钟化 石墨膜的制造方法及重卷方法、石墨复合膜及石墨冲裁加工品的制造方法
RU2534878C1 (ru) * 2013-08-22 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ получения углеродного материала многонаправленного армирующего каркаса из углеродного волокна
JP2017172790A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 大阪ガスケミカル株式会社 表面層付き成形断熱材及びその製造方法
CN207045944U (zh) * 2017-07-17 2018-02-27 广州飞达音响股份有限公司 箱体
CN113103615A (zh) * 2021-03-19 2021-07-13 航天材料及工艺研究所 一种复合材料低温贮箱的整体成型工艺方法
CN113149685A (zh) * 2021-04-29 2021-07-23 上海骐杰碳素材料有限公司 碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法
CN114751048A (zh) * 2022-02-22 2022-07-15 张骁 快速折叠周转箱及其加工工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102811947A (zh) * 2010-02-22 2012-12-05 株式会社钟化 石墨膜的制造方法及重卷方法、石墨复合膜及石墨冲裁加工品的制造方法
RU2534878C1 (ru) * 2013-08-22 2014-12-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Способ получения углеродного материала многонаправленного армирующего каркаса из углеродного волокна
JP2017172790A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 大阪ガスケミカル株式会社 表面層付き成形断熱材及びその製造方法
CN207045944U (zh) * 2017-07-17 2018-02-27 广州飞达音响股份有限公司 箱体
CN113103615A (zh) * 2021-03-19 2021-07-13 航天材料及工艺研究所 一种复合材料低温贮箱的整体成型工艺方法
CN113149685A (zh) * 2021-04-29 2021-07-23 上海骐杰碳素材料有限公司 碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法
CN114751048A (zh) * 2022-02-22 2022-07-15 张骁 快速折叠周转箱及其加工工艺

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