一种耐高温碳纤维复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤板技术领域，更具体的说是涉及一种耐高温碳纤维复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
由碳纤维制备的成品碳纤板，目前公知的碳纤维板具有具有比强度高、比模大、抗腐蚀性能和耐久性能好、膨胀系数小以及生产成本低等特点，但是其耐高温的性能却有待改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐高温碳纤维复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耐高温碳纤维复合材料，由以下质量组分构成：碳纤维CFK：70%；惰性气体：1%；含硅金属填充物：29%。
进一步的技术方案中，所述的惰性气体为氦气；所述的含硅金属填充物为：金属硅。
进一步的技术方案中，所述的金属硅为含硅元素98%，其余含量为2%的铁或铝。
一种耐高温碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料，且控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化；
S2：将碳纤板初料放入烤箱内，向烤箱内注入惰性气体，在一定温度和气压条件下高温烘烤碳纤板初料，使得碳纤板初料焦化；
S3：于烤箱内对碳纤板初料进行持续的焦化和烘烤，使碳纤板初料表面出现泡棉状粗糙表面；
S4：取出碳纤板初料，并向碳纤板初料中注入含硅的金属液体，互相融合；
S5：再次高温成型。
进一步的制备中，所述的步骤S1中，温度为800℃-1200℃；
述的步骤S2中，烘烤温度为1200℃-2500℃。
进一步的制备中，所述的步骤S3中，烘烤温度为1500℃-2500℃。
进一步的制备中，所述的步骤S2中，所述的惰性气体为不含氧的惰性气体。
进一步的制备中，所述的惰性气体为氦气。
进一步的制备中，所述的步骤S5后，将制备出的碳纤板降温，制得成品。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中对传统的碳纤维板进行了技术改进，在碳纤维板初料的焦化过程中，通过惰性气体；烘烤、焦化后在碳纤维板初料上出入含硅金属填充物，使得含硅金属填充物与碳纤维板相互融合，使得最终制备出的碳纤维板耐高温性能更好。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种耐高温碳纤维复合材料，由以下质量组分构成：碳纤维CFK：70%；惰性气体：1%；含硅金属填充物：29%。
所述的惰性气体为氦气，该惰性气体的加入是为了提高结构及表面的强度，并且在高温环境下更好的固化成型；
在另外的实施例中，惰性气体还可以是90%的氦气以及10%氮气的组合。
所述的含硅金属填充物为：金属硅，金属硅为含硅元素98%，其余含量为2%的铁或铝；这里设定金属硅的含量为98%的硅元素及2%的铁元素。
一种制备上述耐高温碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料；这里的热压罐成型是指将碳纤维复合材料放在热压罐内,在定温度和压力下完成固化过程的工艺方法。热压罐是一种能承受和调控定温度、压力范围的专用压力容器。而本实施步骤中，需要控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化，而非完全固话是为了更好的融合金属液及惰性气体，固化成型，这里，可以将温度控制于800℃-1200℃，且气压控制于2-4个大气压
S2：将碳纤板初料放入烤箱内，向烤箱内注入惰性气体，这里的惰性气体的不含氧的惰性气体，该惰性气体可以选择氦气；在一定温度和气压条件下高温烘烤碳纤板初料，使得碳纤板初料焦化；本实施步骤中，烘烤温度为1500℃-2500℃，优选为2300摄氏度。
S3：于烤箱内对碳纤板初料进行持续的焦化和烘烤，使碳纤板初料表面出现泡棉状粗糙表面，这里控制温度于2300℃左右，且气压控制在3-4个大气压。
S4：取出碳纤板初料，并向碳纤板初料中注入含硅的金属液体，互相融合，融合时绝大部分是在表面包覆均匀融合，即含硅金属液体包覆于碳纤板初料表面；
S5：再次高温成型，将制备出的碳纤板降温，制得成品。
经由上述步骤所制得的碳纤维板，通过碳纤维材料与含硅金属填充物相互融合，使得碳纤维板具有良好的耐高温性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
