[发明专利]一种光学望远镜C/C复合材料镜筒的制造方法

权利要求书

1.一种光学望远镜C/C复合材料镜筒的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、炭纤维织物与炭纤维网胎铺层并逐层针刺制得预制增强体：先根据预先估算得出需铺制预制增强体的体积密度，推算出所述预制增强体在径向上的炭纤维织物与炭纤维网胎的铺层层数和相邻铺层之间的密实度；之后，根据推算出的铺层层数与相邻铺层之间的密实度，且采用炭纤维织物与炭纤维网胎在镜筒成型芯模上沿圆周方向进行交替铺层的方式进行铺层，并相应形成由炭纤维织物铺层与炭纤维网胎铺层交替布设且整体密度符合设计要求的准三维C/C复合材料预制增强体，所获得的预制增强体中相邻的炭纤维织物铺层与炭纤维网胎铺层之间均通过径向针刺进行增强；所述镜筒成型芯模为圆柱状芯模，且其直径与需制作C/C复合材料镜筒的内径一致；

步骤二、复合致密，其致密过程如下：

201、气相沉炭致密处理：采用气相沉炭设备且按照常规的化学气相渗透沉炭方法对步骤一中所获得的预制增强体进行气相沉炭处理，且将所处理预制增强体的密度增至1.30g/cm³～1.50g/cm³为止；

202、树脂浸渍、固化及炭化处理：按照常规的C/C复合材料树脂浸渍、固化及炭化处理方法对经气相沉炭致密处理后的预制增强体进一步进行致密处理，且C/C复合材料树脂浸渍、固化及炭化处理的次数为一次或多次，并将所处理预制增强体的密度增至1.60g/cm³～1.80g/cm³为止，则获得C/C复合材料坯体；

步骤三、高温处理：采用高温处理炉且在惰性气体保护下，按照C/C复合材料制品的常规高温处理工艺对经复合致密后的C/C复合材料坯体进行高温处理，并获得圆筒毛坯；

且高温处理结束后，返回步骤202对所述圆筒毛坯重复进行一次或多次树脂浸渍、固化及炭化处理，以对所述圆筒毛坯进一步进行致密处理，并相应对致密处理后获得圆筒毛坯的密度进行测试：当测试得出所述圆筒毛坯的密度达到需制作C/C复合材料镜筒的密度要求时，说明所述圆筒毛坯即为需制作C/C复合材料镜筒的镜筒毛坯，并进入步骤四；

步骤四、后续加工处理：按照需制作C/C复合材料镜筒的设计尺寸，采用机加工设备对步骤三中所获得的镜筒毛坯进行后续加工处理，获得C/C复合材料镜筒成品。

2.按照权利要求1所述的一种光学望远镜C/C复合材料镜筒的制造方法，其特征在于：步骤一中对所述预制增强体的体积密度进行估算时，先根据铺层时所用炭纤维织物中所采用炭纤维的纤维拉伸强度σ₁、纤维密度ρ₂和纤维拉伸强度发挥率f以及需制作C/C复合材料镜筒成品的拉伸强度σ₂对所述预制增强体的体积密度ρ₁进行估算，其中纤维拉伸强度发挥率f为炭纤维织物中所采用炭纤维在预制增强体环向上的拉伸强度发挥率且其为经试验测试得出的步骤三中所获得镜筒毛坯中环向增强纤维的实际发挥拉伸强度与σ₁之间的比值，σ₂为需制作C/C复合材料镜筒成品在环向上的设计拉伸强度；其中ρ₁与σ₂与ρ₂呈正比关系且其与σ₁和f呈反比关系；之后，根据估算得出的预制增强体的体积密度ρ₁，同时结合铺层时所用炭纤维织物与炭纤维网胎的面密度和厚度，计算得出所述预制增强体的径向密度。

3.按照权利要求2所述的一种光学望远镜C/C复合材料镜筒的制造方法，其特征在于：步骤一中所述的对纤维拉伸强度发挥率f进行试验测试时，其测试过程如下：

I、试验用预制增强体制作：采用步骤一中所述的炭纤维织物与炭纤维网胎且按照步骤一中所述的交替铺层方法，在镜筒成型芯模上沿圆周方向进行多次交替铺层，并获得试验用预制增强体；

II、按照步骤二和步骤三中所述的处理方法和步骤，对步骤I中所制得的试验用预制增强体进行处理，并获得试验用预制增强体的试验用镜筒毛坯，同时采用水压爆破实验方法对试验用镜筒毛坯在环向上的拉伸强度进行测试，并根据试验用镜筒毛坯环向纤维的含量计算出纤维实际发挥拉伸强度，所得出的拉伸强度值与σ₁之间的比值即为纤维拉伸强度发挥率f。