[發(fā)明專利]一種碳碳復(fù)合材料快速制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410179219.2
• 申請(qǐng)日: 2014-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN103993292B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹俊英;袁宇杰;張新合;朱曉飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽(yáng)八佳電氣科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/26
• 分類號(hào): C23C16/26;C23C16/46;C23C16/455
• 代理公司: 洛陽(yáng)市凱旋專利事務(wù)所41112
• 代理人: 陸君

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種碳碳復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳碳復(fù)合材料快速制備方法及裝置。

【背景技術(shù)】

公知的，碳/碳復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、高比模、低燒蝕率、高抗熱震性、低熱膨脹系數(shù)、零濕膨脹、不放氣、在2?000℃?以內(nèi)強(qiáng)度和模量隨溫度升高而增加、良好的抗疲勞性能、優(yōu)異的摩擦磨損性能和生物相容性,對(duì)宇宙輻射不敏感及在核輻射下強(qiáng)度增加等性能，尤其是C/C?復(fù)合材料強(qiáng)度隨溫度的升高不降反升的獨(dú)特性能，使其作為高性能發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件和使用于高超聲速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)具有其它材料難以比擬的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，隨著碳纖維原材料及生產(chǎn)制造成本的降低，碳/碳復(fù)合材料的應(yīng)用正在由航空航天領(lǐng)域逐漸進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域，廣泛取代其它材料，現(xiàn)有的制備碳/碳復(fù)合材料的設(shè)備主要是采用化學(xué)氣相沉積（CVD）工藝模式的CVD爐，這種爐有一般采用石墨加熱或感應(yīng)加熱方式，加熱元件呈圓環(huán)狀均勻布在四周，里層是石墨馬弗體，再里層才是碳纖維織物預(yù)制坯體，碳纖維織物中間還有石墨骨架，這種加熱結(jié)構(gòu)是一種熱傳熱方式，離加熱元件近的碳纖維織物壞體外層溫度先受熱，在一定的壓力下,讓碳?xì)錃怏w不斷地從坯體表面流過(guò),完全通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入坯體內(nèi)部,由于氣體在坯體表面的輸送狀態(tài)遠(yuǎn)好于內(nèi)部,使得熱解炭在表面優(yōu)先沉積下來(lái),過(guò)早的封閉了空洞,切斷了內(nèi)部氣體的輸送通道,造成明顯的密度不均勻，為改善這種狀況,只能采用低溫、低氣體濃度,使沉積速率減緩，但是這樣仍會(huì)造成較大的密度梯度，通常的處理方法是表面加工,打開封閉的空洞,繼續(xù)沉積。這樣的過(guò)程得循環(huán)幾次,結(jié)果沉積周期很長(zhǎng),因此現(xiàn)有的CVD技術(shù)存在致密化效率較低、制備周期很長(zhǎng)、能耗高的缺點(diǎn)，造成制造成本居高不下，限制了碳/碳復(fù)合材料的的大規(guī)模應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開了一種碳碳復(fù)合材料快速制備方法及裝置，本發(fā)明通過(guò)在爐殼底部設(shè)置開門小車，并在小車上設(shè)置旋轉(zhuǎn)裝置和加熱裝置，以此來(lái)達(dá)到快速、高效、低能耗制備碳碳復(fù)合材料的目的。

為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種碳碳復(fù)合材料快速制備方法及裝置，包括爐殼、隔熱屏、保溫層、旋轉(zhuǎn)裝置、加熱裝置和開門小車，爐殼的頂部設(shè)有封頭，在爐殼的內(nèi)部設(shè)有隔熱屏，爐殼的下方設(shè)有開門小車，開門小車與爐殼形成密閉結(jié)構(gòu)，開門小車的車體置于爐殼內(nèi)，在車體上部設(shè)有旋轉(zhuǎn)裝置，車體的外部設(shè)有電機(jī)，電機(jī)與旋轉(zhuǎn)裝置相連接，在旋轉(zhuǎn)裝置的頂部設(shè)有襯筒，襯筒內(nèi)加熱裝置，加熱裝置由感應(yīng)圈、保溫層和加熱器構(gòu)成，加熱器設(shè)置在襯筒內(nèi)的中部，加熱器外部設(shè)有感應(yīng)圈，感應(yīng)圈外部設(shè)有保溫層。

所述爐殼為雙層結(jié)構(gòu)，爐殼采用雙層水冷結(jié)構(gòu)。

所述隔熱屏固定設(shè)置在爐殼的內(nèi)部，在隔熱屏上設(shè)有孔。

所述旋轉(zhuǎn)裝置由隔熱盤、轉(zhuǎn)動(dòng)托盤、托輪、固定托盤和固定托架構(gòu)成，在開門小車的車體頂部設(shè)有固定托架，固定托架上方固定設(shè)有固定托盤，固定托盤上方設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)托盤，固定托盤和轉(zhuǎn)動(dòng)托盤之間設(shè)有托輪，托輪與開門小車外部的電機(jī)相連接。

所述爐殼底部設(shè)有通氣管，通氣管的出口置于襯筒和隔熱屏之間。

所述開門小車由車體、擋板和車輪構(gòu)成，車體的上方設(shè)有擋板，擋板、車體和爐殼構(gòu)成一個(gè)密閉空間，在車體底部設(shè)有車輪。

一種碳碳復(fù)合材料快速制備方法，包括：爐殼、旋轉(zhuǎn)裝置、加熱裝置和開門小車，爐殼和開門小車形成一個(gè)密閉空間，碳碳復(fù)合材料胚體設(shè)置在石墨襯筒外側(cè)面上，在胚體和爐殼內(nèi)部的隔熱屏內(nèi)保持真空狀態(tài)，襯筒內(nèi)部設(shè)有加熱裝置，加熱裝置通電發(fā)熱，再將保護(hù)氣體作為碳源從通氣管進(jìn)入到爐殼內(nèi)，并在旋轉(zhuǎn)裝置的作用下形成碳碳復(fù)合材料坩堝，其步驟如下：

1）將開門小車?yán)_，使碳碳復(fù)合材料胚體設(shè)置在石墨的襯筒上，在將胚體和襯筒一塊套在加熱裝置的感應(yīng)圈上，然后將開門小車推入到爐殼內(nèi)形成一個(gè)密閉結(jié)構(gòu)，并抽真空狀態(tài)；

2）進(jìn)一步，加熱裝置通電，通電后襯筒被加熱，然后將熱量傳給胚體，由于胚體的熱源在里面，所以里面溫度高，外面溫度低，這樣就構(gòu)成了熱遞度，并在胚體內(nèi)外表面形成一定溫度差，加熱裝置加熱的同時(shí)通過(guò)通氣管向爐殼內(nèi)注入保護(hù)氣體；