技術領域
本發明涉及材料技術領域，具體涉及一種衛星高導熱碳/碳復合材料蜂窩制備方法。
背景技術：
隨著應用衛星技術的不斷發展，大功率、高熱流密度電子器件（如行波管、固態放大器等）在衛星上的應用也來越廣泛，解決這些電子器件在空間環境下的散熱問題，以保證其長壽命、高可靠性，是衛星熱控系統設計所必須解決的問題。為滿足衛星長壽命、高穩定、輕量化的要求，衛星結構設計廣泛采用鋁蜂窩結構,主要的結構形式有鋁面板-鋁蜂窩夾層結構和碳纖維增強樹脂基復合材料面板-鋁蜂窩夾層結構。但是鋁蜂窩的導熱系數僅為2.4W/m?K，非常不利于衛星面板的有效散熱。碳/碳復合材料蜂窩不僅具有較高的比強度和比剛度，而且具有較高的導熱系數，非常適合應用于輕質、高強，且有高導熱需求的領域。美國專利5415715、5514445和6114006中開發了具有較高導熱率的碳/碳復合材料蜂窩狀結構，但這些方法中均需要將碳纖維浸漬樹脂并通過傳統的蜂窩成型技術制成多孔纖維預制體，再經過多次浸漬、CVI（化學氣相滲透）致密化、碳化工藝等制成最終碳/碳復合材料蜂窩狀結構。這些方法具有碳纖維蜂窩預制體成型技術難度大、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經樹脂浸漬、熱解、致密化制備碳蜂窩狀結構，該方法能夠較簡便、經濟地制得碳蜂窩體，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，導熱性能較差。
技術實現要素：
本發明的目的在于避免上述背景技術中的不足之處而提供一種導熱率高、重量輕、比強度大、比剛度大的衛星碳/碳復合材料蜂窩制造方法，并且本發明方法制造的碳/碳復合材料蜂窩具有制造工藝簡單、性能穩定可靠、制造成本低廉、能夠批量生產、具有實用價值等特點。
本發明解決現有技術問題所采用的技術方案是：提供一種衛星高導熱碳/碳復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合材料蜂窩作為制造碳/碳復合材料蜂窩的預成型體；
b. 加熱碳纖維增強樹脂基復合材料蜂窩預成型體在惰性保護氣氛下進行高溫熱解和碳化處理；
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星高導熱碳/碳復合材料蜂窩。
優選地，所述步驟a中商品化的碳纖維增強樹脂基復合材料蜂窩的增強體為性能較高的連續碳纖維織物，而不是短切碳纖維網胎。基體樹脂為高殘炭率環氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂；優選地，所述步驟b、d中，惰性氣氛為氮氣或氬氣。
優選地，所需步驟b中碳纖維增強樹脂基復合材料蜂窩預成型體高溫熱解溫度為400～600℃，保溫時間2-10h；高溫碳化處理溫度為900～1600℃，保溫時間1-4h；優選地，所述步驟c高導熱碳/碳復合材料蜂窩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。
本發明有益效果是：
1. 本發明的衛星高導熱碳/碳復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，較易實現規模化生產；
2.本發明的衛星高導熱碳/碳復合材料蜂窩制造方法占用設備少，只需一臺高溫氣相沉積設備；
3. 本發明采用商品化的碳纖維增強樹脂基復合材料蜂窩作為預成型體，省去了技術難度較大的蜂窩體成形工序，能確保在生產過程中質量的均一性，生產效率高；
4.本發明制造的衛星高導熱碳/碳復合材料蜂窩比鋁蜂窩和Nomex蜂窩強度更高，剛度更好，具有更優良的導熱和耐空間輻射性能，能夠滿足衛星平臺結構、功能一體化與輕量化的發展需求，實現衛星平臺的輕質化、高穩定和長壽命。
附圖說明
圖1為本發明的衛星高導熱碳/碳復合材料蜂窩制備方法流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例描述本發明：一種衛星高導熱碳/碳復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合材料蜂窩作為制造碳/碳復合材料蜂窩的預成型體；
b. 加熱碳纖維增強樹脂基復合材料蜂窩預成型體在惰性保護氣氛下進行高溫熱解和碳化處理；
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星高導熱碳/碳復合材料蜂窩。
實施例1：
一種衛星高導熱碳/碳復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合材料蜂窩作為制造碳/碳復合材料蜂窩的預成型體，增強體為T300碳布，基體為E51環氧樹脂，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，得到最終的高導熱碳/碳復合材料蜂窩密度約為0.08-0.10g/cm3，蜂窩縱向導熱系數≥20W/m?K。
實施例2：
一種衛星高導熱碳/碳復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℃。得到最終的高導熱碳/碳復合材料蜂窩密度約為0.12-0.15g/cm3，蜂窩縱向導熱系數≥32W/m?K。
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。