[發明專利]電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝

有效

• 申請號: 200710121764.6
• 申請日: 2007-09-13
• 公開（公告）號: CN101157563A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 羅瑞盈;李強;李進松
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：其制備工藝為：

(1)預制體的制備

首先，采用整體針刺氈作為預制體，其結構單元為一層網胎+兩層無緯布，二層無緯布之間的長纖維采用正交鋪層，鋪設均勻；鋪層數應不低于15層；無緯布采用T300?PAN基炭纖維，其重量占整體重量的比例為≥75％；網胎也采用T300?PAN基炭纖維，其重量比為≤25％；初始密度為0.5g/cm³左右；然后，將針刺氈預制體固定在自制的石墨夾具上，在石墨體的凹槽內把預制體固定；

(2)電熱法化學氣相滲積沉積爐設計

爐體的底端安裝電絕緣體和兩個銅電極，爐體的內壁安裝冷卻系統，并設有隔熱層避免爐體外壁溫度過高，爐體上安裝可視口，用于觀察爐體內的各種現象，進氣口安裝在爐體的底端，出氣口安裝在爐體的頂端，預制體固定在由石墨體制成的石墨夾具內，爐體中心處的絕緣體固定支撐石墨體，絕緣體的中心安裝冷卻系統，一個熱電耦安裝于預制體表面，用于測定預制體表面的溫度，另一個熱電耦安裝于預制體中心部分，用于測定預制體中心部分的溫度；

(3)預制體的致密化和高溫熱處理

首先進行抽真空以檢查是否漏氣，然后通入氮氣來凈化爐體，持續通入氮氣直到爐體內的氣壓達到一個大氣壓；接著將預制體加熱到表面溫度為700～800℃，同時要持續通入氮氣；預制體外表面的溫度與內部中心部分的溫度利用兩個熱電耦進行測試，一個固定在預制體表面，另一個固定在預制體中心部分處；當中心的溫度達到900～1100℃時，通入天然氣與氮氣的混和氣體；隨著沉積的進行，在表面部分的熱電耦測到的溫度會慢慢上升，趨近于預制體中心的溫度；整個沉積過程中沉積溫度保持在900～1100℃，沉積時間80小時，預制體致密化結束；然后，對經過致密化的材料進行高溫熱處理：把材料放在真空碳化爐中，在氮氣或氬氣保護的狀態下，以30～50℃/h的升溫速率，升溫到2000-2500℃，并保溫3～5小時，即得成品。

2.根據權利要求1所述的電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：該預制體自身直接被用作發熱體，在沉積爐中作為電源的電極。

3.根據權利要求1所述的電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：在該預制體的兩端加上電流，通過預制體的自身電阻產生熱量。

4.根據權利要求1所述的電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：該石墨夾具主要是由石墨體和絕緣體兩大部分組成，底部的兩個獨立的石墨體與兩個銅電極分別螺接固定，頂部的石墨體由絕緣體固定支撐。

5.根據權利要求1所述的電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：通入天然氣與氮氣的混合氣的流速為35l/min。

6.根據權利要求1所述的電熱法定向滲積制備炭/炭構件的工藝，其特征在于：在該抽真空以檢查是否漏氣的步驟中，應保證漏氣的速率小于0.13Pa/min。