碳/碳复合材料和碳/陶复合材料的生产工艺

  碳/碳复合材料生产工艺过程很复杂,简单来说就是首先由碳纤维制成多孔隙的预制体,然后对预制体进行致密化处理,即将预制体浸渍树脂(或沥青),最后碳化或者采用化学气相沉积/渗透(CVD/CVI)的方式以碳填充碳纤维多孔隙预制体中的孔隙而获得,可以通过选择碳纤维种类、碳布的编织方式和叠层排列方式、碳基体的形成和热处理方法来设计产品的性能。碳/碳复合材料具体生产工艺过程见下图。

  当碳/碳复合材料在400℃以上有氧环境中工作时,才需要涂抗氧化涂层。目前,碳/碳复合材料的致密化处理普遍采用了化学气相沉积工艺。采用CVD工艺时,预制体表面的沉积速率大于内部的沉积速率,表面易形成结壳,阻挡气体扩散沉积,生产过程中要进行去壳处理,所以CVD工艺是不连续的,需多次反复沉积,耗时达上千小时;并且预制体的厚度尺寸需要留有很大余量(如某碳/碳保温材料制品预制体厚8mm,成品却只有3 mm)。

  碳/陶复合材料是以上述工艺制得的密度为1.1~1.4g/cm3的碳/碳复合材料为预制体,再经聚合物浸渍裂解(PIP)工艺制成的。生产工艺的复杂性导致碳/碳复合材料制品和碳/陶复合材料制品的生产周期很长,大约为4-5个月。