[发明专利]一种提高二维碳/碳复合材料力学性能的方法

摘要

本发明涉及一种提高二维碳/碳复合材料力学性能的方法，将不同织构热解碳交替引入不同的纤维层内，同时保留了低织构热解碳弯曲模量高和高织构热解碳韧性好的特点，同时利用两种热解碳热膨胀系数之间的差异，在低织构热解碳层中引入压缩应力，提高了低织构热解碳层的临界破坏应力。通过该方法，可以获得高强度和高韧性的C/C复合材料，与采用纯高织构基体的C/C复合材料相比，强度和模量分别提高约60％～120％和30％～60％。本发明的显著优点在于：本发明的制备方法简单、成本低、制备过程无污染，能够应用于大规模生产，具备显著的经济和社会效益。

主权项

1.一种提高二维碳/碳复合材料力学性能的方法，其特征在于步骤如下：步骤1：以多孔石墨模板双面紧固单层纤维布，置于化学气相CVD炉进行表面热解碳的沉积，沉积时间为10～100小时，在纤维布表面获得高织构或低织构的热解碳涂层，制成表面附有热解碳涂层的纤维布HT‑CF或纤维布LT‑CF；所述获得高织构热解碳涂层的工艺参数：CH₄分压：0.1～30KPa,沉积温度：1100℃～1200℃；所述获得低织构的热解碳涂层的工艺参数：CH₄分压：30～80KPa,沉积温度：1000℃～1100℃；步骤2：将获得的表面附有热解碳涂层的纤维布按如下原则叠放，获得致密化所需的预制体：将单层或多层叠放的HT‑CF标记为A，将另外单层或多层叠放的LT‑CF标记为B，再将A和B按照ABAB…或者BABA…的顺序交替叠放，最后，将叠放好的纤维布压紧，得到预制体；步骤3：以多孔石墨模板双面紧固预制体，置于高温沉积炉 中完成最终的致密化CVD过程，致密化工艺参数如下：CH₄分压：0.1～60KPa,沉积温度：1050℃～1150℃；致密化时间为500～1000小时，致密化后获得的二维碳/碳复合材料的力学性能得到提高。