技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制備方法。
背景技術(shù)：
隨著應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展，大功率、高熱流密度電子器件（如行波管、固態(tài)放大器等）在衛(wèi)星上的應(yīng)用也來越廣泛，解決這些電子器件在空間環(huán)境下的散熱問題，以保證其長壽命、高可靠性，是衛(wèi)星熱控系統(tǒng)設(shè)計所必須解決的問題。為滿足衛(wèi)星長壽命、高穩(wěn)定、輕量化的要求，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)設(shè)計廣泛采用鋁蜂窩結(jié)構(gòu),主要的結(jié)構(gòu)形式有鋁面板-鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)和碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料面板-鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)。但是鋁蜂窩的導(dǎo)熱系數(shù)僅為2.4W/m?K，非常不利于衛(wèi)星面板的有效散熱。碳/碳復(fù)合材料蜂窩不僅具有較高的比強度和比剛度，而且具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，非常適合應(yīng)用于輕質(zhì)、高強，且有高導(dǎo)熱需求的領(lǐng)域。美國專利5415715、5514445和6114006中開發(fā)了具有較高導(dǎo)熱率的碳/碳復(fù)合材料蜂窩狀結(jié)構(gòu)，但這些方法中均需要將碳纖維浸漬樹脂并通過傳統(tǒng)的蜂窩成型技術(shù)制成多孔纖維預(yù)制體，再經(jīng)過多次浸漬、CVI（化學(xué)氣相滲透）致密化、碳化工藝等制成最終碳/碳復(fù)合材料蜂窩狀結(jié)構(gòu)。這些方法具有碳纖維蜂窩預(yù)制體成型技術(shù)難度大、致密化周期長、成本高等缺點。
德國公司申請的中國專利03813418.7使用商品化的芳族聚酰胺纖維紙基蜂窩體—NOMEXò經(jīng)樹脂浸漬、熱解、致密化制備碳蜂窩狀結(jié)構(gòu)，該方法能夠較簡便、經(jīng)濟地制得碳蜂窩體，但蜂窩體中增強纖維主要是由芳族聚酰胺纖維熱解形成，其比強度和比模量較低，造成碳蜂窩體比強度和剛度較低，導(dǎo)熱性能較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種導(dǎo)熱率高、重量輕、比強度大、比剛度大的衛(wèi)星碳/碳復(fù)合材料蜂窩制造方法，并且本發(fā)明方法制造的碳/碳復(fù)合材料蜂窩具有制造工藝簡單、性能穩(wěn)定可靠、制造成本低廉、能夠批量生產(chǎn)、具有實用價值等特點。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制造方法，包含的步驟有：
a.采用商品化的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩作為制造碳/碳復(fù)合材料蜂窩的預(yù)成型體；
b. 加熱碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩預(yù)成型體在惰性保護氣氛下進行高溫?zé)峤夂吞蓟幚恚?/p>
c.在低壓和高溫條件下，采用CVI工藝進行致密化；
d.在惰性氣氛保護下，進行石墨化處理制得衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩。
優(yōu)選地，所述步驟a中商品化的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩的增強體為性能較高的連續(xù)碳纖維織物，而不是短切碳纖維網(wǎng)胎?；w樹脂為高殘?zhí)柯虱h(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂；優(yōu)選地，所述步驟b、d中，惰性氣氛為氮氣或氬氣。
優(yōu)選地，所需步驟b中碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩預(yù)成型體高溫?zé)峤鉁囟葹?00～600℃，保溫時間2-10h；高溫碳化處理溫度為900～1600℃，保溫時間1-4h；優(yōu)選地，所述步驟c高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩CVI致密化工藝低壓條件為不大于0.01MPa；溫度為900～1600℃，沉積時間40-100h；所用碳源氣體為天然氣、甲烷、乙烯和丙烯等碳氫類氣體；優(yōu)選地，所述步驟d中，石墨化處理工藝溫度為2000～3200℃，保溫時間1-4h。
本發(fā)明有益效果是：
1. 本發(fā)明的衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制造方法工藝流程簡單，只有熱解、碳化、致密化和石墨化四步工序，較易實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)；
2.本發(fā)明的衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制造方法占用設(shè)備少，只需一臺高溫氣相沉積設(shè)備；
3. 本發(fā)明采用商品化的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩作為預(yù)成型體，省去了技術(shù)難度較大的蜂窩體成形工序，能確保在生產(chǎn)過程中質(zhì)量的均一性，生產(chǎn)效率高；
4.本發(fā)明制造的衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩比鋁蜂窩和Nomex蜂窩強度更高，剛度更好，具有更優(yōu)良的導(dǎo)熱和耐空間輻射性能，能夠滿足衛(wèi)星平臺結(jié)構(gòu)、功能一體化與輕量化的發(fā)展需求，實現(xiàn)衛(wèi)星平臺的輕質(zhì)化、高穩(wěn)定和長壽命。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制備方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明：一種衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制造方法，包含的步驟有：
a.采用商品化的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩作為制造碳/碳復(fù)合材料蜂窩的預(yù)成型體；
b. 加熱碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩預(yù)成型體在惰性保護氣氛下進行高溫?zé)峤夂吞蓟幚恚?/p>
c.在低壓和高溫條件下，采用CVI工藝進行致密化；
d.在惰性氣氛保護下，進行石墨化處理制得衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩。
實施例1：
一種衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制備方法步驟為：采用商品化的碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料蜂窩作為制造碳/碳復(fù)合材料蜂窩的預(yù)成型體，增強體為T300碳布，基體為E51環(huán)氧樹脂，蜂窩邊長5mm，壁厚0.2mm，高度10mm。在氮氣保護氣氛下，加熱到450℃熱解5h，1400℃碳化2h。采用等溫CVI工藝在0.098MPa條件下致密化，溫度1100℃，時間50h。然后對該材料在氬氣保護下加熱至2500℃進行石墨化處理，保溫時間2h，得到最終的高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩密度約為0.08-0.10g/cm3，蜂窩縱向?qū)嵯禂?shù)≥20W/m?K。
實施例2：
一種衛(wèi)星高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩制備方法，與實施例1的卻別在于，碳化處理溫度為1600℃，等溫CVI工藝沉積時間100h，石墨化處理溫度3000℃。得到最終的高導(dǎo)熱碳/碳復(fù)合材料蜂窩密度約為0.12-0.15g/cm3，蜂窩縱向?qū)嵯禂?shù)≥32W/m?K。
以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。