【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合材料的制備領域，具體涉及一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法。
技術介紹
1、空間遙感技術在地理測繪、資源調查、海洋監視等眾多領域發揮著愈發重要的作用。伴隨著超高精度的觀測需求，空間相機作為空間觀測的核心裝備，正朝著輕質化、大口徑方向發展，其光學部件和支撐結構件等關鍵部件服役性能成為實現空間相機超遠距離和超高精度觀測的關鍵。相比于其他應用環境，空間光機結構件面臨的工作環境更為復雜，主要包括溫度變化、機械振動、空間輻射以及空間原子氧沖擊等。為保證空間相機超高分辨率成像，空間光機結構材料在如此嚴苛的服役環境下必須保證超高的尺寸與承載穩定性，即要求材料在特定溫度范圍內兼具高模量(＞150gpa)與近零膨脹(＜5×10-7/k)特性。
2、相比于傳統空間近零膨脹結構材料，如合金材料和樹脂基復合材料，碳基復合材料具有低膨脹、密度低、可設計性強、物理/化學性質穩定等優勢，已成為空間近零膨脹結構材料的首選和熱點，通過對材料組成、結構和制備工藝等因素的設計可實現復合材料力/熱性能的協同調控。但目前，傳統碳基復合材料線膨脹系數仍難以達到應用技術指標，且對熱膨脹性能的調控往往以犧牲材料力學性能為代價，材料多存在模量不足、孔隙率高等問題。
技術實現思路
1、為了解決上述碳基復合材料存在的問題，提出一種高剛度近零膨脹碳基復合材料的制備方法，此方法采用中間相瀝青基碳纖維作為增強體，向預制體內引入sic納米線后，以sic組元為基體改性，通過調控基體碳與sic組元的相對含量，實現高剛
2、本專利技術的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：
3、一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)將中間相瀝青基碳纖維編織成預制體，之后進行石墨化處理；
5、(2)對步驟(1)得到的預制體進行碳源前驅體浸漬-裂解，引入基體碳，得到c/c中間體；
6、(3)將步驟(2)得到的c/c中間體在硅溶膠中浸漬后于空氣中烘干，得到c/c-sio2中間體；
7、(4)將步驟(3)得到的c/c-sio2中間體置于高溫處理爐中進行sic納米線的生長，得到c/c-sicnw中間體；
8、(5)以聚碳硅烷為陶瓷前驅體，采用前驅體浸漬-裂解工藝對步驟(4)得到的c/c-sicnw中間體進行多輪次致密化；
9、(6)采用熱等靜壓工藝對步驟(5)得到的致密化的c/c-sicnw中間體進行多輪次浸漬-碳化封孔處理，得到近零膨脹碳基復合材料。
10、步驟(1)所述預制體結構包括二維鋪層、鋪層縫合、刺縫或細編穿刺中的至少一種，纖維體積分數為20～60％。
11、步驟(1)所述石墨化處理溫度為2300～3200℃，保溫時間為0.5～2h。
12、步驟(2)中碳源前驅體為糠酮樹脂、煤瀝青、中間相瀝青或酚醛樹脂，引入的基體碳體積分數為20～60％。
13、步驟(2)中最高反應溫度為700～1000℃。
14、步驟(3)所述硅溶膠固含量為20～40％，浸漬時間為8～24h，烘干溫度為80～120℃，保溫時間8～16h。
15、步驟(4)中處理溫度為1450～1550℃，保溫時間為0.5～2h。
16、步驟(5)中前驅體浸漬-裂解工藝循環輪次為5～15輪。
17、步驟(6)中浸漬-碳化封孔處理工藝循環輪次為2～7輪。
18、本專利技術與現有技術相比至少具有如下有益效果：
19、(1)本專利技術通過預制體設計與基體組成優化，實現近零膨脹特性材料制備的同時，兼顧了高模量特性，且材料致密度高，保證了材料在特定服役環境下的超高尺寸穩定性。
20、(2)本專利技術所采用的工藝成熟度高，可根據材料性能需求實現基體內sic組元與c組元的可控引入，適用于大尺寸異形構件的制備，可滿足不同需求的空間光學系統大尺寸構件的制備。
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1.一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述預制體結構包括二維鋪層、鋪層縫合、刺縫或細編穿刺中的至少一種，纖維體積分數為20～60％。
3.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述石墨化處理溫度為2300～3200℃，保溫時間為0.5～2h。
4.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中碳源前驅體為糠酮樹脂、煤瀝青、中間相瀝青或酚醛樹脂，引入的基體碳體積分數為20～60％。
5.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中最高反應溫度為700～1000℃。
6.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述硅溶膠固含量為20～40％，浸漬時間為8～24h，烘干溫度為80～120℃，保溫時間8～16h。
7.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料
8.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(5)中前驅體浸漬-裂解工藝循環輪次為5～15輪。
9.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(6)中浸漬-碳化封孔處理工藝循環輪次為2～7輪。
10.一種近零膨脹碳基復合材料，其特征在于：根據權利要求1-9之一所述的制備方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述預制體結構包括二維鋪層、鋪層縫合、刺縫或細編穿刺中的至少一種，纖維體積分數為20～60％。
3.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述石墨化處理溫度為2300～3200℃，保溫時間為0.5～2h。
4.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中碳源前驅體為糠酮樹脂、煤瀝青、中間相瀝青或酚醛樹脂，引入的基體碳體積分數為20～60％。
5.根據權利要求1所述的一種近零膨脹碳基復合材料的制備方法，其特征在于：步驟(2)中最高反應溫度為700～1000℃。...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡曉天，樊楨，李興超，楊云華，吳天昊，
申請(專利權)人：航天材料及工藝研究所，
類型：發明
國別省市：
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