[發明專利]一種陶瓷纖維單絲的退火裝置

無效

• 申請號: 200810072085.9
• 申請日: 2008-11-07
• 公開（公告）號: CN101429033A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 馮祖德;姚榮遷
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種陶瓷纖維單絲的退火裝置，尤其是一種用于陶瓷纖維單絲的高溫環境氣 氛退火處理裝置。

背景技術

陶瓷纖維是由天然或人造無機物采用不同工藝制備得到的纖維狀物質，也可由有機纖維 通過高溫裂解轉化而成。陶瓷纖維具有優異的力學性能、抗氧化和高溫穩定性等優點。連續 碳化硅(SiC)陶瓷纖維是陶瓷纖維制品的一種，屬于軍民兩用材料，尤其在航空航天和先進 武器裝備中具有特殊地位，它具有強度和硬度高、耐高溫、抗氧化、熱膨脹系數低、密度低 以及與陶瓷基體相容性好等優點，因此是高溫陶瓷基復合材料的最佳增強纖維。

連續SiC纖維增韌補強陶瓷基復合材料的應用目標大都是在含有氧、水分及腐蝕性介質 的高溫環境中使用，因此要求其在高溫服役環境下具有優良的熱物理化學與力學性能的穩定 性。材料的高溫環境力學性能引起了廣泛的關注，是目前陶瓷基復合材料研究的熱點之一。 作為增強體的SiC纖維在正常使用條件下雖然不會直接接觸到環境介質，但是實際上在制備 復合材料過程中不可避免地在復合材料中留下微孔隙，使得部分纖維得以接觸到高溫介質。 介質中含有的氧、水分和其它腐蝕介質，在高溫和應力的催化作用下，可對SiC纖維造成損 傷，從而影響高溫力學性能。這些性能顯然與纖維的組成、微結構有關。因此，連續SiC纖 維的高溫環境力學性能演變及其微觀機制的研究對于獨立發展我國SiC纖維，指導連續纖維 的組分和微結構設計具有重大意義。

目前國內外尚未見到連續SiC陶瓷纖維單絲在模擬航空發動機服役環境中的力學性能和 微結構演變的相關研究報道。航空發動機熱端部件環境介質是水氧耦合環境，與純氧環境不 同，純氧環境不能替代水氧耦合環境，研究水氧耦合環境下纖維性能演變，掌握其在航空發 動機服役環境中的失效機理具有現實意義。

研究SiC陶瓷纖維單絲在高溫水氧耦合環境下纖維性能演變的一個關鍵技術問題，就是 SiC纖維在高溫模擬環境氣氛中的退火處理，由于要保證高溫氣氛爐爐膛均溫區，爐膛半徑 一般情況下要盡量小，而且SiC陶瓷纖維直徑只有10μm左右，在爐膛內進行熱處理時，高 溫下極易與水氧氣發生反應，表面生成氧化硅，纖維之間由于生成氧化硅易粘結從而發生并 絲現象，因此不能整束纖維一起熱處理，而必須一根根分開同時熱處理，讓每根纖維處于同 等實驗條件，才能達到真實模擬效果。但目前使用的高溫氣氛爐樣品處理方法，如微型石墨 方舟、W形石墨紙和氧化鋁方舟等作為載樣臺直接放入爐中，均未能有效地對陶瓷纖維進行 載樣，測試結果受人為操作因素影響很大，且位置重現度和準確度較差，無法達到真實的模 擬效果。

國內馬玉平(中國專利CN2105031U)設計了一種測試材料傳送樣品的裝置。它包括進 樣定位器和進樣器兩部分，進樣定位器由伸縮臂、支撐塊、支撐桿和底座組成，伸縮臂通過 銷軸連接支撐桿，并沿滑槽水平移動，在伸縮臂上安有定位塊，伸縮臂沿支撐桿的軸向轉動， 并在仰角的極限位置安有定位止擋塊，進樣器上有一通孔和凸臺，套安在伸縮臂上。但是該 裝置只適合承載和傳送大樣品試樣，且無法定量伸縮臂移動的位移值。

國家地質實驗測試中心詹秀春等(中國專利CN2748909Y)設計了一種X射線熒光分析 用電熱熔樣爐的陶瓷載樣盤，陶瓷載樣盤的整體為一圓盤，圓盤的中心設置有軸孔，軸孔與 電熱熔樣爐的轉動軸連接；圓盤的四周設有多個沿軸向的透孔。另外陶瓷載樣盤由高溫陶瓷 材料制成的，解決合金制坩堝架的結構復雜問題和在高溫下的氧化問題。可直接承載鉑-黃合 金坩堝，在高溫下不與坩堝作用；同時，載樣盤耐熱性能好，結構簡單，不會在高溫下被氧 化、損壞。成都科林分析技術有限公司何啟發(中國專利CN2682416Y)發明了一種全自動 頂空進樣器，包括機架、垂直裝于機架底座上的分別受氣缸帶動的樣品盤轉軸和一端伸入裝 在機架上的加熱恒溫爐中的樣品腔轉軸，恒溫爐中有裝在樣品腔轉軸上的樣品腔，樣品腔周 邊均勻分布有多個樣品位，樣品盤轉軸上有周邊均勻分布多個樣品位的樣品盤，恒溫爐低部 相對樣品盤的垂直位置有樣品瓶出、入口，位于樣品瓶出、入口的軸心位置且位于樣品盤底 部相對于樣品位處有垂直裝于底座上的由氣缸驅動的舉杠，位于恒溫爐的上方有垂直向下的 受電磁閥控制的氣缸驅動的雙流路針，分別與雙流路針、有恒溫加熱器的傳輸線連接的切換 閥處裝有恒溫加熱器，能準確控制樣品的提取量，工作效率高。但同樣只適合承載和傳送大 樣品試樣，而無法承載和傳送細小的陶瓷纖維單絲。