[发明专利]一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法

权利要求书

1.一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、芯模准备：以耐高温材质为加工原料制备芯模；所述芯模的外表面结构和尺寸均与目标产物炭/炭复合材料回转体的内表面结构和尺寸相似；

步骤二、干纱缠绕：采用缠绕机使连续炭纤维干纱在步骤一中制得的芯模表面进行缠绕成型；所述缠绕成型的具体过程为：将芯模安装在缠绕机上并在芯模表面铺放脱模层，然后启动缠绕机，通过调节缠绕机中转动电机的转速来控制芯模的旋转速度，通过调节绕丝嘴移动速度和芯模旋转速度来控制连续炭纤维干纱的缠绕角度，再根据调节后的芯模旋转速度与连续炭纤维干纱的缠绕角度，使得连续炭纤维干纱按照预设线型在芯模表面进行缠绕至单次缠绕预设厚度，形成干纱预制件；

步骤三、化学气相沉积增密：将步骤二中形成的干纱预制件连同芯模一起进行化学气相沉积增密处理，形成沉积件；

步骤四、炭/炭增密件制备：将步骤三中形成的沉积件的外表面清理后连同芯模安装在缠绕机上，然后依次按照步骤二中的干纱缠绕工艺和步骤三中的化学气相沉积增密工艺进行重复，形成炭/炭增密件；

步骤五、高温处理：对步骤四中形成的炭/炭增密件进行高温处理，得到高温处理件；

步骤六、表面处理：将步骤五中得到的高温处理件脱模并进行内外表面打磨清理，然后采用化学气相沉积工艺在经打磨清理后的内外表面上制备热解炭或碳化硅涂层，得到炭/炭复合材料回转体；所述炭/炭复合材料回转体的密度为1.40g/cm³～1.50g/cm³，灰分含量为300ppm～500ppm，层间结合强度为15MPa～25MPa，环向拉伸强度为120MPa～180MPa。

2.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述耐高温材质为石墨。

3.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述脱模层为石墨纸，石墨纸的单层铺放厚度为1mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铺放脱模层后的芯模外径比步骤六中得到的炭/炭复合材料回转体的内径小0.4mm～3mm。

5.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述预设线型采用的缠绕方式为环向缠绕、纵向缠绕或环/纵交替缠绕。

6.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤二中所述单次缠绕预设厚度为1.0mm～4.0mm。

7.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤三中所述化学气相沉积增密处理的过程为：在900℃～1300℃的温度下保温2h后通入前驱体气体并保持60h～180h，所述前驱体气体为乙炔或天然气，前驱体气体的通入流量为0.5L/min～1.5L/min，通入压力为1000Pa～3000Pa。

8.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤五中所述高温处理的过程为：在真空或惰性气体保护条件下，在24h～48h内升温至1400℃～2600℃并保温2h～6h。

9.根据权利要求1所述的一种缠绕成型高强高纯炭/炭复合材料回转体的制备方法，其特征在于，步骤六中所述化学气相沉积工艺的过程为：在950℃～1450℃的温度下保温2h～6h后通入前驱体气体进行化学气相沉积10h～50h，所述前驱体气体为乙炔、天然气或一甲基三氯硅烷，前驱体气体的通入流量为0.5L/min～1.5L/min，沉积压力为1000Pa～3000Pa。