CN106316437A - 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 - Google Patents
一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106316437A CN106316437A CN201510360121.1A CN201510360121A CN106316437A CN 106316437 A CN106316437 A CN 106316437A CN 201510360121 A CN201510360121 A CN 201510360121A CN 106316437 A CN106316437 A CN 106316437A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- honeycomb
- satellite
- composite material
- conductive hot
- 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
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提出了一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法,步骤如下:采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为制造碳/碳复合材料蜂窝的预成型体;将预成型体在惰性保护气氛下进行高温热解和碳化处理;在低压和高温条件下,采用CVI工艺进行致密化;在惰性气氛保护下,进行石墨化处理制得卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝。该蜂窝材料不仅具有良好的力学性能,而且具有较高的导热系数,即克服了传统蜂窝结构导热性能差的缺点,又可降低成本,性价比高,可满足卫星结构平台的轻量化、高稳定和长寿命发展需求。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,具体涉及一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法。
背景技术
随着应用卫星技术的不断发展,大功率、高热流密度电子器件(如行波管、固态放大器等)在卫星上的应用也来越广泛,解决这些电子器件在空间环境下的散热问题,以保证其长寿命、高可靠性,是卫星热控***设计所必须解决的问题。为满足卫星长寿命、高稳定、轻量化的要求,卫星结构设计广泛采用铝蜂窝结构,主要的结构形式有铝面板-铝蜂窝夹层结构和碳纤维增强树脂基复合材料面板-铝蜂窝夹层结构。但是铝蜂窝的导热系数仅为2.4W/m·K,非常不利于卫星面板的有效散热。碳/碳复合材料蜂窝不仅具有较高的比强度和比刚度,而且具有较高的导热系数,非常适合应用于轻质、高强,且有高导热需求的领域。美国专利5415715、5514445和6114006中开发了具有较高导热率的碳/碳复合材料蜂窝状结构,但这些方法中均需要将碳纤维浸渍树脂并通过传统的蜂窝成型技术制成多孔纤维预制体,再经过多次浸渍、CVI(化学气相渗透)致密化、碳化工艺等制成最终碳/碳复合材料蜂窝状结构。这些方法具有碳纤维蜂窝预制体成型技术难度大、致密化周期长、成本高等缺点。
德国公司申请的中国专利03813418.7使用商品化的芳族聚酰胺纤维纸基蜂窝体—NOMEXÒ经树脂浸渍、热解、致密化制备碳蜂窝状结构,该方法能够较简便、经济地制得碳蜂窝体,但蜂窝体中增强纤维主要是由芳族聚酰胺纤维热解形成,其比强度和比模量较低,造成碳蜂窝体比强度和刚度较低,导热性能较差。
发明内容
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种导热率高、重量轻、比强度大、比刚度大的卫星碳/碳复合材料蜂窝制造方法,并且本发明方法制造的碳/碳复合材料蜂窝具有制造工艺简单、性能稳定可靠、制造成本低廉、能够批量生产、具有实用价值等特点。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是:提供一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,包含的步骤有:
a.采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为制造碳/碳复合材料蜂窝的预成型体;
b. 加热碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体在惰性保护气氛下进行高温热解和碳化处理;
c.在低压和高温条件下,采用CVI工艺进行致密化;
d.在惰性气氛保护下,进行石墨化处理制得卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝。
优选地,所述步骤a中商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝的增强体为性能较高的连续碳纤维织物,而不是短切碳纤维网胎。基体树脂为高残炭率环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂;优选地,所述步骤b、d中,惰性气氛为氮气或氩气。
优选地,所需步骤b中碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体高温热解温度为400~600℃,保温时间2-10h;高温碳化处理温度为900~1600℃,保温时间1-4h;优选地,所述步骤c高导热碳/碳复合材料蜂窝CVI致密化工艺低压条件为不大于0.01MPa;温度为900~1600℃,沉积时间40-100h;所用碳源气体为天然气、甲烷、乙烯和丙烯等碳氢类气体;优选地,所述步骤d中,石墨化处理工艺温度为2000~3200℃,保温时间1-4h。
本发明有益效果是:
1. 本发明的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法工艺流程简单,只有热解、碳化、致密化和石墨化四步工序,较易实现规模化生产;
2.本发明的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法占用设备少,只需一台高温气相沉积设备;
3. 本发明采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为预成型体,省去了技术难度较大的蜂窝体成形工序,能确保在生产过程中质量的均一性,生产效率高;
4.本发明制造的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝比铝蜂窝和Nomex蜂窝强度更高,刚度更好,具有更优良的导热和耐空间辐射性能,能够满足卫星平台结构、功能一体化与轻量化的发展需求,实现卫星平台的轻质化、高稳定和长寿命。
附图说明
图1为本发明的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明:一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,包含的步骤有:
a.采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为制造碳/碳复合材料蜂窝的预成型体;
b. 加热碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体在惰性保护气氛下进行高温热解和碳化处理;
c.在低压和高温条件下,采用CVI工艺进行致密化;
d.在惰性气氛保护下,进行石墨化处理制得卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝。
实施例1:
一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法步骤为:采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为制造碳/碳复合材料蜂窝的预成型体,增强体为T300碳布,基体为E51环氧树脂,蜂窝边长5mm,壁厚0.2mm,高度10mm。在氮气保护气氛下,加热到450℃热解5h,1400℃碳化2h。采用等温CVI工艺在0.098MPa条件下致密化,温度1100℃,时间50h。然后对该材料在氩气保护下加热至2500℃进行石墨化处理,保温时间2h,得到最终的高导热碳/碳复合材料蜂窝密度约为0.08-0.10g/cm3,蜂窝纵向导热系数≥20W/m·K。
实施例2:
一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法,与实施例1的却别在于,碳化处理温度为1600℃,等温CVI工艺沉积时间100h,石墨化处理温度3000℃。得到最终的高导热碳/碳复合材料蜂窝密度约为0.12-0.15g/cm3,蜂窝纵向导热系数≥32W/m·K。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1. 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法,其特征在于,该方法步骤包含:
a.采用商品化的碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝作为制造碳/碳复合材料蜂窝的预成型体;
b. 加热碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体在惰性保护气氛下进行高温热解和碳化处理;
c.在低压和高温条件下,采用CVI工艺进行致密化;
d.在惰性气氛保护下,进行石墨化处理制得卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝。
2. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述蜂窝预成型体是由碳纤维织物与酚醛树脂、环氧树脂等高残炭率热固性树脂通过普通蜂窝成型工艺制作的正六边形蜂窝状结构材料。
3. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤b和d所述惰性保护气氛为氮气或氩气。
4. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤b碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体高温热解温度为400~600℃,保温时间2-10h。
5. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤b碳纤维增强树脂基复合材料蜂窝预成型体高温碳化处理温度为900~1600℃,保温时间1-4h。
6. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤c中高温CVI致密化工艺低压条件为≤0.01MPa,温度为900~1600℃,沉积时间40-100h。
7. 如权利要求6 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤c中CVI致密化工艺所用碳源气体为碳氢类气体。
8. 如权利要求6 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:所述步骤c中CVI致密化工艺所用碳源气体为天然气、甲烷、乙烯或丙烯。
9. 如权利要求1 所述的卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制造方法,其特征在于:步骤d石墨化处理工艺温度为2000~3200℃,保温时间1-4h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510360121.1A CN106316437A (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510360121.1A CN106316437A (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106316437A true CN106316437A (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=57729532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510360121.1A Pending CN106316437A (zh) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106316437A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108298985A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-20 | 青岛三联石墨制品有限公司 | 石墨模具的制备方法 |
CN108840697A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-20 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法 |
CN111647252A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-09-11 | 湖南东映碳材料科技有限公司 | 一种碳蜂窝及其制备方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5514445A (en) * | 1992-06-04 | 1996-05-07 | Societe Europeenne De Propulsion | Honeycomb structure of thermostructural composite material |
JPH10120473A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-12 | Nissan Motor Co Ltd | C/c複合材およびその製造方法 |
JPH11130553A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-18 | Nippon Oil Co Ltd | 炭素/炭素複合材料 |
CN1336905A (zh) * | 1997-10-09 | 2002-02-20 | 联合讯号公司 | 高导热性碳/碳蜂窝状结构 |
CN1671544A (zh) * | 2002-06-11 | 2005-09-21 | 申克碳化技术股份有限公司 | 碳蜂窝体 |
CN101391893A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-03-25 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 碳/碳复合材料及其制备方法 |
CN101671192A (zh) * | 2009-09-23 | 2010-03-17 | 北京航空航天大学 | 一种炭泡沫预制体增强炭基复合材料的制备方法 |
CN102153361A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-08-17 | 马塞尔-布加蒂股份有限公司 | 基于碳/碳复合材料的摩擦部件的制造方法 |
CN104649701A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-05-27 | 李宇花 | 一种高强度轻质碳/碳复合材料的制备方法 |
CN104671816A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-03 | 富阳鸿祥技术服务有限公司 | 一种具备cvd膜的高纯度碳/碳复合材料的制备方法 |
-
2015
- 2015-06-26 CN CN201510360121.1A patent/CN106316437A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5514445A (en) * | 1992-06-04 | 1996-05-07 | Societe Europeenne De Propulsion | Honeycomb structure of thermostructural composite material |
JPH10120473A (ja) * | 1996-10-11 | 1998-05-12 | Nissan Motor Co Ltd | C/c複合材およびその製造方法 |
CN1336905A (zh) * | 1997-10-09 | 2002-02-20 | 联合讯号公司 | 高导热性碳/碳蜂窝状结构 |
JPH11130553A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-18 | Nippon Oil Co Ltd | 炭素/炭素複合材料 |
CN1671544A (zh) * | 2002-06-11 | 2005-09-21 | 申克碳化技术股份有限公司 | 碳蜂窝体 |
CN101391893A (zh) * | 2008-11-05 | 2009-03-25 | 北京玻钢院复合材料有限公司 | 碳/碳复合材料及其制备方法 |
CN101671192A (zh) * | 2009-09-23 | 2010-03-17 | 北京航空航天大学 | 一种炭泡沫预制体增强炭基复合材料的制备方法 |
CN102153361A (zh) * | 2009-12-16 | 2011-08-17 | 马塞尔-布加蒂股份有限公司 | 基于碳/碳复合材料的摩擦部件的制造方法 |
CN104649701A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-05-27 | 李宇花 | 一种高强度轻质碳/碳复合材料的制备方法 |
CN104671816A (zh) * | 2015-03-10 | 2015-06-03 | 富阳鸿祥技术服务有限公司 | 一种具备cvd膜的高纯度碳/碳复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
中国航空工业集团公司复合材料技术中心主编: "《航空复合材料技术》", 31 December 2013, 北京:航空工业出版社 * |
刘万辉主编: "《复合材料》", 31 August 2011, 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社 * |
国家机械工业委员会统编: "《高级热处理工工艺学》", 30 November 1988, 北京:机械工业出版社 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108298985A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-07-20 | 青岛三联石墨制品有限公司 | 石墨模具的制备方法 |
CN108840697A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-20 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法 |
CN108840697B (zh) * | 2018-06-29 | 2021-07-13 | 航天材料及工艺研究所 | 一种碳/碳复合材料蜂窝及其制备方法 |
CN111647252A (zh) * | 2020-04-28 | 2020-09-11 | 湖南东映碳材料科技有限公司 | 一种碳蜂窝及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105967715B (zh) | 一种高导热炭/炭复合材料的制备方法 | |
CN110526728B (zh) | 一种纤维增强莫来陶瓷基复合材料及其制备方法 | |
CN111592369B (zh) | 一种多层结构复合的耐高温热防护材料及其制备方法 | |
CN103408315A (zh) | 一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料及其制备工艺 | |
US20220194863A1 (en) | Hybrid woven fiber preform-reinforced composite material and preparation method thereof | |
US20070259185A1 (en) | High-temperature-resistant composite and method of producing the composite | |
CN108032580B (zh) | 一种制备夹层结构热防护材料的方法及由该方法制得的热防护材料 | |
CN106316437A (zh) | 一种卫星高导热碳/碳复合材料蜂窝制备方法 | |
CN103253652B (zh) | 一种泡沫炭/堇青石复合材料的制备方法 | |
CN105110809A (zh) | 石墨烯改性高热导率三维炭/炭复合材料的制备方法 | |
CN110078516A (zh) | 高体积分数短纤维增强准各向同性SiCf/SiC复合材料的制备方法 | |
CN102759273A (zh) | 一种多层隔热筒装置及其制备方法 | |
CN108101568A (zh) | 一种高导热碳/碳复合材料及其制备方法 | |
KR102059879B1 (ko) | 섬유강화 세라믹 복합소재 허니컴 및 이의 제조방법 | |
CN113072387A (zh) | 一种碳纤维缠绕坩埚及其制备方法 | |
CN103241391A (zh) | 用于火星着陆器热控制的隔热组件及其制备方法 | |
CN109734468A (zh) | 一种石墨烯纸增强碳/碳复合材料及其制备方法 | |
CN103274714B (zh) | 一种改进的二维陶瓷基复合材料Z-pin方法 | |
CN103724030A (zh) | 一种碳纤维增强多孔复合材料及其制备方法 | |
CN102206089B (zh) | 一种三维碳纤维织物增强莫来石陶瓷的制备方法 | |
KR101956683B1 (ko) | 금속탄화물 필러 함유 섬유강화 세라믹 복합소재 제조방법 | |
CN113651630B (zh) | 一种高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构及其制备方法 | |
CN109152298B (zh) | 一种轻质温控装置及其制造方法 | |
CN104446588B (zh) | 一种碳纤维预制体液相浸渍增密方法 | |
CN113927714A (zh) | 一种炭炭组合式热压模具及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170111 |