[發(fā)明專利]一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210092419.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102618851A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李晉;崔紅;李瑞珍;龐菲;孫建濤;解惠貞;張曉虎;王坤杰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天復(fù)合材料研究所
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/26
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 劉崇義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種致密工裝，特別是涉及一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝。

背景技術(shù)

C/C復(fù)合材料，即炭纖維增強(qiáng)炭基復(fù)合材料，是一種具輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、高尺寸穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫等特點(diǎn)于一身的高性能材料，已廣泛地應(yīng)用在航空航天、高速列車、熱場材料等高技術(shù)領(lǐng)域。研究表明，C/C復(fù)合材料的力學(xué)/燒蝕性能隨其包含的熱解炭含量不同而各異。隨著熱解炭含量的提高，材料壓縮、剪切和抗燒蝕性能都得到較大程度的提高。

而化學(xué)氣相滲透(CVI)為傳統(tǒng)的熱解炭制備方法。由于常規(guī)裂解氣體(如丙烯)分解溫度較低，且分子量較大，較易在均熱沉積過程中的C/C復(fù)合材料預(yù)制體外側(cè)進(jìn)行沉積，從而影響裂解氣體向C/C復(fù)合材料預(yù)制體內(nèi)部的進(jìn)一步擴(kuò)散，最終導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)快速致密和均勻致密。

傳統(tǒng)的均熱CVI致密過程中，對沉積空間的特殊設(shè)計(jì)較少，易造成氣體流動狀態(tài)紊亂、反應(yīng)氣不能即時(shí)流動出此空間從而形成較大的烴類氣體中間產(chǎn)物的現(xiàn)象，如此成型的沉積產(chǎn)品較易產(chǎn)生炭黑等副產(chǎn)物且制品內(nèi)外密度差距較大，延長了熱解炭致密周期并對其分布狀態(tài)均一性造成了影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝。該致密工裝能夠進(jìn)行氣體導(dǎo)流，縮短裂解氣在沉積空間的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)C/C復(fù)合材料預(yù)制體的快速致密、均勻致密。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：包括外筒、安裝在外筒底部的進(jìn)氣基座和安裝在外筒頂部且用于將外筒內(nèi)氣體導(dǎo)出的導(dǎo)氣裝置，所述外筒內(nèi)部且位于進(jìn)氣基座的上方設(shè)置有進(jìn)氣基板，所述進(jìn)氣基座與進(jìn)氣基板之間形成空腔一，所述進(jìn)氣基座上開設(shè)有用于將氣體輸入到空腔一的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣基板的頂面上安裝有內(nèi)筒，待致密的厚壁空芯C/C復(fù)合材料預(yù)制體套在內(nèi)筒上，所述C/C復(fù)合材料預(yù)制體的外表面與外筒內(nèi)表面之間形成供氣體流通的間隙一，所述C/C復(fù)合材料預(yù)制體的內(nèi)表面與內(nèi)筒外表面之間形成供氣體流通的間隙二，所述進(jìn)氣基板上設(shè)置有多個(gè)用于連通空腔一和間隙一的導(dǎo)流通道二以及多個(gè)用于連通空腔一和間隙二的導(dǎo)流通道三。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述內(nèi)筒上方設(shè)置有與所述C/C復(fù)合材料預(yù)制體上表面貼合的壓臺，所述壓臺與導(dǎo)氣裝置之間形成與間隙一連通的間隙三，所述壓臺上設(shè)置有多個(gè)與間隙二連通的導(dǎo)流通道一。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述壓臺為圓臺形。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述導(dǎo)氣裝置包括與外筒頂部連接且為空心結(jié)構(gòu)的圓臺部和與圓臺部連接的引流部，所述引流部上設(shè)置有與圓臺部內(nèi)部相連通的排氣口。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述圓臺部的錐度為30°～45°。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述外筒、內(nèi)筒和壓臺均采用石墨制成。

上述的一種厚壁空芯C/C復(fù)合材料制品的致密工裝，其特征在于：所述間隙一和間隙二均為3mm～10mm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，易于安裝。

2、本發(fā)明通過間隙一和間隙二實(shí)現(xiàn)了對氣體的導(dǎo)流，氣體從C/C復(fù)合材料預(yù)制體的外壁和內(nèi)壁均向C/C復(fù)合材料預(yù)制體內(nèi)擴(kuò)散，形成熱解炭，縮短裂解氣在沉積空間的停留時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)了C/C復(fù)合材料預(yù)制體的快速致密和均勻致密。

3、本發(fā)明通過設(shè)置壓臺和設(shè)置在壓臺上的導(dǎo)流通道一，能夠?qū)拈g隙一和間隙二輸出的裂解氣快速引導(dǎo)至導(dǎo)氣裝置上的排氣口，實(shí)現(xiàn)了對氣體的層流控制，避免裂解氣產(chǎn)生的副產(chǎn)品如炭黑沉積在C/C復(fù)合材料預(yù)制體上，取得很好的效果，并能夠保持天然氣主要成分甲烷由進(jìn)氣口至排氣口的新鮮度，增加了炭源氣體向C/C復(fù)合材料預(yù)制體內(nèi)部深入滲透的幾率；使大型厚壁、空芯C/C復(fù)合材料較傳統(tǒng)丙烯裂解氣致密的總耗時(shí)大大減小。

4、本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。

綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，工作可靠性高，使用壽命長，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)行氣體導(dǎo)流和層流控制，縮短裂解氣在沉積空間的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)C/C復(fù)合材料預(yù)制體的快速致密、均勻致密。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。