[發(fā)明專利]一種應用限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法

有效

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• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108558427B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 王雅雷;熊翔;張紅波;陳招科;孫威;曾毅
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種應用限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法，其特征在于：

該限域反應器，包括氣體預處理裝置、集氣裝置、沉積裝置；所述氣體預處理裝置位于限域反應器的底部，集氣裝置位于限域反應器的頂部，沉積裝置位于限域反應器的中部；

所述沉積裝置包括m塊分氣板，外筒、m-1組側(cè)板；所述m≥2；

所述任意一塊分氣板間隔設置有n組氣孔，所述n≥2，任意相鄰兩組氣孔之間的距離為10～100mm；n組氣孔之間形成n-1個空白區(qū)；

所述m塊分氣板沿外筒的徑向從下至上依次排列；

所述m-1組側(cè)板布置于外筒的內(nèi)側(cè)，任意一組側(cè)板豎直排布于任意相鄰兩塊分氣板之間，并將分氣板中的氣孔環(huán)繞其中；

所述m塊分氣板與m-1組側(cè)板將沉積裝置分割為m-1個沉積腔室；從下至上依次為第1個沉積腔室、第2個沉積腔室，依次類推至第m-1個沉積腔室；其中第1塊分氣板構(gòu)成第1個沉積腔室的底部，第m塊分氣板構(gòu)成第m-1個沉積腔室的頂部；

應用上述限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法，包括如下步驟：

1)、限域反應器裝料

將第1組不大于n-1片碳纖維平板預制體豎立裝載于第1塊分氣板上；并保證任意一片碳纖維平板預制體豎立于第1塊分氣板的空白區(qū)；然后將第2塊分氣板安裝于第1組碳纖維平板預制體的上方并固定于外筒上，并保證第2塊分氣板中的空白區(qū)處于第1塊分氣板空白區(qū)的正上方，同時安裝上第1組側(cè)板，確保其將第1塊分氣板中的氣孔環(huán)繞其中；即完成第1個沉積室的裝料，按同樣的方式，從下至上完成剩余m-2個沉積腔室的裝料；所述第2塊分氣板中的空白區(qū)處于第1塊分氣板空白區(qū)的正上方是指兩塊分氣板沿徑向移動時，空白區(qū)可以完全重疊；

2)、化學氣相沉積

完成裝料后，對碳纖維平板預制體進行第一次化學氣相沉積，冷卻，卸料獲得一次沉積碳纖維平板預制體；

3)、重復裝料與沉積至所需密度

將一次沉積預制體繼續(xù)重復進行裝料與化學氣相沉積，直至獲得平板炭/炭復合材料體積密度為1.2～1.75g/cm³；

在裝料過程中，后一次裝料按前一次裝料的沉積腔室的反順序進行裝料，并在裝料過程中將任意一片沉積碳纖維平板預制體在前一次裝料的基準上沿限域反應器的徑向翻轉(zhuǎn)180°；

所述沉積腔室的反順序裝料的具體方式為：當m-1個沉積腔室為偶數(shù)時，將沉積腔室分為(m-1)/2組，其中加和為m的兩個沉積腔室中的兩組預制體，在下一次裝料過程中，空間位置對調(diào)；當m-1個沉積腔室為奇數(shù)時，處于中間沉積腔室的預制體仍安裝于該沉積腔室中，剩余的m-2個沉積腔室分為(m-2)/2組，其中加和為m的兩個沉積腔室中的兩組預制體，在下一次裝料過程中，空間位置對調(diào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應用限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法，其特征在于：

所述碳纖維平板預制體的厚度為25～80mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應用限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法，其特征在于：

所述碳纖維平板預制體的厚度為6～25mm；其進行豎立裝載時通過兩片石墨工裝夾持裝載；

所述石墨工裝的中間均勻設置通孔，邊緣安裝緊固結(jié)構(gòu)，所述石墨工裝的面積大于碳纖維平板預制體的面積，并保證對碳纖維平板預制體夾持后，使碳纖維平板預制體包裹于石墨工裝的通孔區(qū)域；

所述石墨工裝的厚度為6～15mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應用限域反應器批量制備密度均勻炭/炭復合材料平板的方法，其特征在于：

所述任意兩塊分氣板的布局一致；

所述m為2～8；

所述任意相鄰兩塊分氣板在垂直方向上的距離為100～1000mm；

所述分氣板上任意一組氣孔由2～3排緊密排列的氣孔組成，所述任意一個氣孔的直徑為8～12mm；所述n為3～8；

所述任意相鄰兩組氣孔之間的距離為25～90mm；

所述豎立裝載的相鄰碳纖維平板預制體間距為20～60mm；

所述任意一組側(cè)板，由4片側(cè)板構(gòu)成，所述m個分氣板與m-1組側(cè)板將沉積裝置分割為m-1個方形沉積腔室。