开云体育网址在线登录：一种碳碳复合材料异形构件及其一体化成型方法pdf

开云体育在线网址：

  本发明公开了一种碳/碳复合材料异形构件及其一体化成型方法，属于碳纤维增强复合材料制备技术领域。本发明公开的方法利用低收缩率、高抗拉、流动性良好、可深度固化的双组份加成型有机硅材料作为模具模腔的制作原料，利用酚醛树脂作为碳源以及后续的热处理过程，达到碳/碳复合材料一体化成型的效果。本发明可以近净成形，同时控制树脂固化速度避免因固化速度过快过慢造成的开裂以及不完全固化的问题。树脂灌注后在真空下处理有效排除了气泡并能使树脂充分浸润零部件细节；第一次固化成型后多次重复碳化‑致密化‑模腔内浸润树脂‑碳

  1.一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征是，包括以下步骤：

  S1：将异形模件固定在容器中；将两种不同的硅胶混合后，注入容器中浸没异形模件，

  S2：将酚醛树脂、固化剂和碳纤维混合均匀，得到树脂混合物；将树脂混合物浸入模腔

  S3：树脂混合物固化成型后，得到模件；将模件用碳纸包裹后进行热处理，得到热处理

  S4：重复S2～S3，直至模件的尺寸满足需求，得到碳/碳复合材料异形构件。

  2.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征是，

  S1中，所述容器的内壁上涂覆有润滑剂；所述两种不同的硅胶混合后，放置于线Mpa以排除存在的气泡。

  3.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  4.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  5.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  S2中，所述固化剂的质量为酚醛树脂质量的4％～8％；所述碳纤维质量为酚醛树脂质量的

  6.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  S2中，所述树脂混合物浸入模腔前，在线所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  S3中，所述热处理在树脂碳化炉中进行；所述热处理的工艺参数为：以1～3℃/min的升温速

  率升温至500～650℃并保温2～4h之后继续升温至900～1000℃并保温2～4h，此后以2～4

  8.根据权利要去1所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  在氩气氛围下升至1000～1200℃，利用甲烷作为碳源，氩气作为载气，沉碳24～48h后

  9.根据权利要去8所述的一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，其特征在于，

  10.一种碳/碳复合材料异形构件，其特征在于，采用权利要求1～9中任意一项所述的

  [0001]本发明属于碳纤维增强复合材料制备技术领域，具体涉及一种碳/碳复合材料异

  [0002]碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度、高强度、

  高比模量、高导热性、低线胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优

  点，已大范围的应用于航空航天、汽车工业、医学等领域，如火箭发动机喷管及其喉衬、航天飞机

  的端头帽和机翼前缘的热防护系统、飞机刹车盘等，是理想的轻质结构材料之一。伴随着

  碳/碳复合材料应用的日益广泛，碳/碳复合材料主要制备方法有以下两种：1)热压成型：该

  方法在高温度高压力的条件下，使碳纤维和碳基矩阵材料紧密结合，形成均匀的复合材料。热压

  成型能够最终靠不同的加工参数，调整复合材料的性能和形状。该方法适合生产含有规则几

  何形状的零部件。2)化学气相沉积：通过化学反应在碳纤维表面沉积碳基矩阵材料的方法。

  该方法可控制碳基矩阵材料的化学成分和结构，能够生产出具备优秀能力力学性能和抗氧化性

  能的复合材料。目前主要是通过机械加工的方法获得复杂形状的碳/碳复合材料：将碳/碳复

  合材料进行钻孔、切割等机械加工工艺的方法，经过控制机械加工参数，使碳/碳复合材料

  具有不同的机械性能。但是加工变形问题成为加工控制中的难题，碳/碳复合材料属于硬脆

  性材料，在机械加工中易出现裂纹、缺陷等损伤，此类加工缺陷将降低材料性能；对于一些

  有特殊要求的异形构件来讲，机械加工并不能很好的满足加工细节且应该要依据需求来改进

  机床的设计，增加了时间金钱成本和技术难度。与此同时碳/碳复合材料成本高昂，通过机

  [0003]为客服上述现存技术的缺点，本发明的目的是提供一种碳/碳复合材料异形

  构件及其一体化成型方法，用以解决现有的复杂形状的碳/碳复合材料加工方法存在制造

  [0005]本发明公开了一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，包括以下步骤：

  [0006]S1：将异形模件固定在容器中；将两种不同的硅胶混合后，注入容器中浸没异形模

  [0007]S2：将酚醛树脂、固化剂和碳纤维混合均匀，得到树脂混合物；将树脂混合物浸入

  [0008]S3：树脂混合物固化成型后，得到模件；将模件包裹碳纸后进行热处理，得到热处

  [0009]S4：重复S2～S3，直至模件的尺寸满足需求，得到碳/碳复合材料异形构件。

  [0010]进一步地，S1中，所述容器的内壁上涂覆有润滑剂；所述两种不同的硅胶混合后，

  [0013]进一步地，S2中，所述固化剂的质量为酚醛树脂质量的4％～8％；所述碳纤维质量

  [0015]进一步地，S2中，所述树脂混合物浸入模腔前，在真空室中排除气泡。

  [0016]进一步地，S3中，所述热处理在树脂碳化炉中进行；所述热处理的工艺参数为：以1

  ～3℃/min的升温速率升温至500～650℃并保温2～4h之后继续升温至900～1000℃并保温

  2～4h，此后以2～4℃/min的降温速率将至200～300℃并随炉冷却至室温。

  [0018]在氩气氛围下升至1000～1200℃，利用甲烷作为碳源，氩气作为载气，沉碳24～

  [0020]本发明还公开了采用上述制备方法制备得到的碳/碳复合材料异形构件。

  [0022]本发明公开了一种碳/碳复合材料异形构件一体化成型方法，利用双组份加成型

  有机硅材料作为复杂形状制品的模腔原料，将两种有机硅材料在真空中进行充分混合之后

  浸入复杂形状制品室温固化；利用高残碳率酚醛树脂作为主要碳源，充分混合毫米级碳纤

  维与酚醛树脂、固化剂，在真空中注入模腔之后常温固化，随后进行热处理，完全碳化后进

  行致密化处理直至密度不再有所增加，此后多次重复模腔内浸润树脂‑碳化‑致密化过程直

  至模件尺寸满足需求。本发明能够一体化制作出碳/碳复合材料复杂形状制品，成本低，效

  率高，误差小，可重复利用，制品质量统一且优异，拥有非常良好的应用前景和经济效益。

  [0023]进一步地，本发明的方法避免现存技术原料浪费及加工难度大的不足，利用低收

  缩率(小于0.1％)、高抗拉、流动性良好、可深度固化的双组份加成型有机硅材料作为模具

  模腔的制作原料，利用酚醛树脂作为碳源以及后续的热处理过程，达到碳/碳复合材料一体

  [0024]本发明还公开了采用上述成型方法制备得到的碳/碳复合材料异形构件，本发明

  可以近净成形，同时控制树脂固化速度避免因固化速度过快过慢造成的开裂以及不完全固

  化的问题。树脂灌注后在真空下处理有效排除了气泡并能使树脂充分浸润零部件细

  节；第一次固化成型后多次重复碳化‑致密化‑模腔内浸润树脂‑碳化‑致密化过程可以解决

  高温导致的零部件形缩问题，提高复杂形状碳/碳复合材料构件的制作效率与成品质量。

  [0025]图1为本发明实施例1制备一体化成型碳/碳复合材料发动机叶片流程图；

  [0028]为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书

  中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术

  及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应

  [0029]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的

  [0030]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度

  仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有

  [0031]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了

  “由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包

  [0032]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可

  能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例

  中的各个技术特征能够直接进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范

  [0033]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明

  而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人

  员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定

  [0034]下列实施例中使用本领域常规的仪器设施。下列实施例中未注明具体条件的实验

  方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除

  非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述

  实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量

  [0036]一种碳/碳复合材料发动机叶片一体化成型方法，如图1所示，包括以下步骤：

  [0037]S1：准备一飞机发动机三级压气机叶片，其形状如图2所示，长为10cm，宽为4cm；准

  备无水无油300mL的烧杯一个，将凡士林均匀薄涂在杯壁防止模腔粘连烧杯，将少量胶水涂

  抹在杯底中心位置并将叶片倒扣粘在杯底避免硅胶加入后使得叶片上浮；整体示意图如图

  [0038]为避免一次性混合后出现真空压力不足难以完全去除气泡的问题，将AB硅胶分别

  多次等质量称取(各250g，共500g分3次称量)混合并充分搅拌置于线min，气泡完全去除后缓慢倒入烧杯中并完全浸没叶片，静置于冰箱中冷藏

  [0039]固化成型后，让空气进入杯壁与硅胶间隙利于脱模，此时能够获得透明度较好，抗

  撕裂能力优秀的叶片模腔，将树脂脱模剂均匀喷涂在模腔内表面以便于树脂混合物固化后

  BR6216型热固性酚醛树脂倒出50g，加入2.5g碳纤维均匀搅拌，此时为较粘稠液体，将酚醛

  树脂NL型固化剂用滴管吸取2g滴入混合后树脂中并迅速搅拌，此时混合后液体粘度下降，

  立即放入线]由于叶片模腔抗撕裂能力优秀，将模腔稍微撑开，未解决树脂混合物中仍可能

  残留的气泡并且使树脂混合物可以充分填满模腔细节处，将树脂混合物缓慢倒入模腔至4/

  [0042]在常温下静置6h后树脂混合物完全固化，让空气进入模腔与叶片间隙利于取模，

  此时可得到强度较好，细节完整，表面十分光滑且碳纤维分布均匀的叶片样品，模腔内壁仍光滑

  [0043]S3：将得到的样品用碳纸包裹好，放入树脂碳化炉中，以2℃/min的升温速率升温

  至600℃并保温2h之后继续升温至950℃并保温2h，此后以3℃/min的降温速率降至200℃并

  [0044]碳化后能够获得力学性能较好的样品，利用CVI工艺，在氩气氛围下升至1100℃，

  将甲烷作为碳源，氩气作为载气，在甲烷流速为1.0L/min，氩气流速为2.6L/min的条件下沉

  [0045]S4：由于碳化会产生体积收缩，将模腔内再次填充1/2的树脂混合物，将致密化后

  [0047]一种碳/碳复合材料发动机叶片一体化成型方法，如图1所示，包括以下步骤：

  [0048]S1：准备一飞机发动机三级压气机叶片，其形状如图2所示，长为10cm，宽为4cm；准

  备无水无油300mL的烧杯一个，将凡士林均匀薄涂在杯壁防止模腔粘连烧杯，将少量胶水涂

  抹在杯底中心位置并将叶片倒扣粘在杯底避免硅胶加入后使得叶片上浮；整体示意图如图

  [0049]为避免一次性混合后出现真空压力不足难以完全去除气泡的问题，将AB硅胶分别

  多次等质量称取(各250g，共500g分3次称量)混合并充分搅拌置于线min，气泡完全去除后缓慢倒入烧杯中并完全浸没叶片，静置于冰箱中冷藏

  [0050]固化成型后，让空气进入杯壁与硅胶间隙利于脱模，此时能够获得透明度较好，抗

  撕裂能力优秀的叶片模腔，将树脂脱模剂均匀喷涂在模腔内表面以便于树脂混合物固化后

  BR6216型热固性酚醛树脂倒出50g，加入3.5g碳纤维均匀搅拌，此时为较粘稠液体，将酚醛

  树脂NL型固化剂用滴管吸取2.5g滴入混合后树脂中并迅速搅拌，此时混合后液体粘度下

  降，立即放入线]由于叶片模腔抗撕裂能力优秀，将模腔稍微撑开，未解决树脂混合物中仍可能

  残留的气泡并且使树脂混合物可以充分填满模腔细节处，将树脂混合物缓慢倒入模腔至4/

  [0053]在常温下静置6h后树脂混合物完全固化，让空气进入模腔与叶片间隙利于取模，

  此时可得到强度较好，细节完整，表面十分光滑且碳纤维分布均匀的叶片样品，模腔内壁仍光滑

  [0054]S3：将得到的样品用碳纸包裹好，放入树脂碳化炉中，以1℃/min的升温速率升温

  至500℃并保温2h之后继续升温至900℃并保温2h，此后以2℃/min的降温速率降至200℃并

  [0055]碳化后能够获得力学性能较好的样品，利用CVI工艺，在氩气氛围下升至1000℃，

  将甲烷作为碳源，氩气作为载气，在甲烷流速为0.8L/min，氩气流速为2.4L/min的条件下沉

  [0056]S4：由于碳化会产生体积收缩，将模腔内再次填充1/2的树脂混合物，将致密化后

  [0058]一种碳/碳复合材料发动机叶片一体化成型方法，如图1所示，包括以下步骤：

  [0059]S1：准备一飞机发动机三级压气机叶片，其形状如图2所示，长为10cm，宽为4cm；准

  备无水无油300mL的烧杯一个，将凡士林均匀薄涂在杯壁防止模腔粘连烧杯，将少量胶水涂

  抹在杯底中心位置并将叶片倒扣粘在杯底避免硅胶加入后使得叶片上浮；整体示意图如图

  [0060]为避免一次性混合后出现真空压力不足难以完全去除气泡的问题，将AB硅胶分别

  多次等质量称取(各250g，共500g分3次称量)混合并充分搅拌置于线min，气泡完全去除后缓慢倒入烧杯中并完全浸没叶片，静置于冰箱中冷藏

  [0061]固化成型后，让空气进入杯壁与硅胶间隙利于脱模，此时能够获得透明度较好，抗

  撕裂能力优秀的叶片模腔，将树脂脱模剂均匀喷涂在模腔内表面以便于树脂混合物固化后

  BR6216型热固性酚醛树脂倒出50g，加入5.0g碳纤维均匀搅拌，此时为较粘稠液体，将酚醛

  树脂NL型固化剂用滴管吸取4.0g滴入混合后树脂中并迅速搅拌，此时混合后液体粘度下降

  并立即放入线]由于叶片模腔抗撕裂能力优秀，将模腔稍微撑开，未解决树脂混合物中仍可能

  残留的气泡并且使树脂混合物可以充分填满模腔细节处，将树脂混合物缓慢倒入模腔至4/

  [0064]在常温下静置6h后树脂混合物完全固化，让空气进入模腔与叶片间隙利于取模，

  此时可得到强度较好，细节完整，表面十分光滑且碳纤维分布均匀的叶片样品，模腔内壁仍光滑

  [0065]S3：将得到的样品用碳纸包裹好，放入树脂碳化炉中，以3℃/min的升温速率升温

  至650℃并保温2h之后继续升温至1000℃并保温2h，此后以4℃/min的降温速率降至300℃

  [0066]碳化后能够获得力学性能较好的样品，利用CVI工艺，在氩气氛围下升至1200℃，

  将甲烷作为碳源，氩气作为载气，在甲烷流速为1.3L/min，氩气流速为2.8L/min的条件下沉

  [0067]S4：由于碳化会产生体积收缩，将模腔内再次填充1/2左右的树脂混合物，将致密

  [0068]以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按

  照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书

  2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问加。

  3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

  4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将按照每个用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

  广西桂林市2023-2024学年高一下学期期末质量检验数学试题（含答案）.docx

  中国国家标准 GB/T 44081-2024光伏组件用旁路二极管热失控测试.pdf

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者