[發明專利]一種碳碳復合材料快速制備方法及裝置

有效

• 申請號: 201410179219.2
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103993292B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 曹俊英;袁宇杰;張新合;朱曉飛
• 申請（專利權）人: 洛陽八佳電氣科技股份有限公司
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/46;C23C16/455
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所41112
• 代理人: 陸君

1.一種碳碳復合材料快速制備裝置，包括爐殼（11）、隔熱屏（12）、保溫層（4）、旋轉裝置、加熱裝置和開門小車（14），爐殼（11）的頂部設有封頭，其特征是：在爐殼（11）的內部設有隔熱屏（12），爐殼（11）的下方設有開門小車（14），開門小車（14）與爐殼（11）形成密閉結構，開門小車（14）的車體置于爐殼（11）內，在車體上部設有旋轉裝置，車體的外部設有電機（13），電機（13）與旋轉裝置相連接，在旋轉裝置的頂部設有襯筒（2），襯筒（2）內加熱裝置，加熱裝置由感應圈（3）、保溫層（4）和加熱器構成，加熱器設置在襯筒（2）內的中部，加熱器外部設有感應圈（3），感應圈（3）外部設有保溫層（4）。

2.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備裝置，其特征是：所述爐殼（11）為雙層結構，爐殼（11）采用雙層水冷結構。

3.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備裝置，其特征是：所述隔熱屏（12）固定設置在爐殼（11）的內部，在隔熱屏（12）上設有孔。

4.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備裝置，其特征是：所述旋轉裝置由隔熱盤（5）、轉動托盤（6）、托輪（7）、固定托盤（8）和固定托架（9）構成，在開門小車（14）的車體頂部設有固定托架（9），固定托架（9）上方固定設有固定托盤（8），固定托盤（8）上方設有轉動托盤（6），固定托盤（8）和轉動托盤（6）之間設有托輪（7），托輪（7）與開門小車（14）外部的電機（13）相連接。

5.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備裝置，其特征是：所述爐殼（11）底部設有通氣管（10），通氣管（10）的出口置于襯筒（2）和隔熱屏（12）之間。

6.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備裝置，其特征是：所述開門小車（14）由車體、擋板和車輪構成，車體的上方設有擋板，擋板、車體和爐殼（11）構成一個密閉空間，在車體底部設有車輪。

7.根據權利要求1所述的一種碳碳復合材料快速制備方法，其特征是：包括：爐殼（11）、旋轉裝置、加熱裝置和開門小車（14），爐殼（11）和開門小車（14）形成一個密閉空間，碳碳復合材料胚體（1）設置在石墨襯筒（2）外側面上，在胚體（1）和爐殼（11）內部的隔熱屏（12）內保持真空狀態，襯筒（2）內部設有加熱裝置，加熱裝置通電發熱，再將保護氣體作為碳源從通氣管進入到爐殼（11）內，并在旋轉裝置的作用下形成碳碳復合材料坩堝，其步驟如下：

1）將開門小車（14）拉開，使碳碳復合材料胚體（1）設置在石墨的襯筒（2）上，在將胚體（1）和襯筒（2）一塊套在加熱裝置的感應圈（3）上，然后將開門小車（14）推入到爐殼（11）內形成一個密閉結構，并抽真空狀態；

2）進一步，加熱裝置通電，通電后襯筒2被加熱，然后將熱量傳給胚體（1），由于胚體（1）的熱源在里面，所以里面溫度高，外面溫度低，這樣就構成了熱遞度，并在胚體（1）內外表面形成一定溫度差，加熱裝置加熱的同時通過通氣管（10）向爐殼（11）內注入保護氣體；

3）進一步，通過旋轉裝置使胚體（1）和襯筒（2）圍繞這加熱裝置進行轉動，充分消除了溫度不均勻和氣體密度不均勻造成的沉積不均勻因素，保護氣體在坯體（1）低溫表面流過,同樣,也是依靠氣體擴散作用,由于反應氣體首先接觸的是低溫表面,因此,大量的沉積發生在胚體的樣品里側,胚體（1）的表面很少沉積或不沉積,隨著沉積過程的進行,坯體（1）的里側被致密化,胚體（1）的內外表面溫差越來越小,沉積帶逐漸外移,最終得到從里至外完全致密的胚體（1）制品，這一過程為通應反應；

4）進一步，當通應反應完畢冷卻后，坯體即形成致密的碳碳復合材料坩堝，此時拉出開門小車（14），將形成的坩堝吊離即可。

8.根據權利要求7所述的一種碳碳復合材料快速制備方法，其特征是：所述胚體（1）在爐殼（11）內的溫度為達到800℃—1500℃，真空度為100Pa—6000?Pa，保溫時間為5分鐘—60分鐘。

9.根據權利要求7所述的一種碳碳復合材料快速制備方法，其特征是：所述保護氣體為碳氫氣體，保護氣體通過胚體和隔熱屏之間形成的空間對胚體（1）表面進入滲通、熱解沉積形成碳基體，形成基體的通應反應時間為8小時—24小時。