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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810494879.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108558427B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王雅雷;熊翔;張紅波;陳招科;孫威;曾毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用限域反應(yīng)器批量制備密度均勻炭/炭復(fù)合材料平板的方法。該限域反應(yīng)器，包括氣體預(yù)處理裝置、集氣裝置、沉積裝置；所述沉積裝置包括m塊分氣板，外筒、m?1組側(cè)板；該方法是將碳纖維平板預(yù)制體以豎立形式放置于由m塊分氣板與m?1組側(cè)板組成的沉積腔室中，進(jìn)一步將沉積腔室劃分為若干個(gè)狹域反應(yīng)空間，同時(shí)保證碳纖維平板預(yù)制體豎立于第m塊分氣板的空白區(qū)，不會(huì)對(duì)氣流形成阻隔，使得氣流可實(shí)現(xiàn)均勻分布。本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單、操作方便、碳源氣體利用率高、工藝周期短，所得單體炭/炭復(fù)合材料平板體積密度均勻性小于±0.05g/cm³。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于炭/炭復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用限域反應(yīng)器批量制備密度均勻炭/炭復(fù)合材料平板的方法。

背景技術(shù)

炭/炭復(fù)合材料即碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料，具有密度低、高比強(qiáng)比模、低熱膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱導(dǎo)電能力、耐蠕變、抗熱震、抗燒蝕以及非氧化介質(zhì)條件下良好的高溫力學(xué)性能和尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，是關(guān)系我國(guó)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)家安全，支撐國(guó)家科技重大專項(xiàng)先進(jìn)飛行器工程、大飛機(jī)工程、載人航天與探月工程等的新型結(jié)構(gòu)功能一體化關(guān)鍵核心材料，對(duì)我國(guó)航天裝備、軌道交通裝備等優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，航空裝備、汽車、核工業(yè)等戰(zhàn)略必爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)，以及重點(diǎn)武器裝備的未來(lái)發(fā)展具有獨(dú)特的支撐作用。

化學(xué)氣相沉積法是制備高性能炭/炭復(fù)合材料的首選方法，該方法制備所得炭/炭復(fù)合材料具有基體碳結(jié)構(gòu)可調(diào)且與碳纖維結(jié)合緊密、材料組織均勻致密等優(yōu)點(diǎn)。目前，針對(duì)炭/炭復(fù)合材料平板的制備工藝眾多，但由于氣體流場(chǎng)控制較難，單體炭/炭平板構(gòu)件的致密化均勻性較差，且批次生產(chǎn)過(guò)程中，個(gè)體間體積密度差異較大，不利于產(chǎn)品性能穩(wěn)定。

尤其是對(duì)于厚度≥25mm的厚壁平板，在現(xiàn)有技術(shù)的沉積工藝中，還會(huì)發(fā)生閉孔現(xiàn)象，使得其在厚壁方向制件密度梯度大。

欲實(shí)現(xiàn)炭/炭復(fù)合材料平板構(gòu)件批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率，須精細(xì)設(shè)計(jì)工裝實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)氣體流場(chǎng)進(jìn)行有效調(diào)控，并輔以化學(xué)氣相沉積工藝設(shè)計(jì)和實(shí)施，解決平板炭/炭復(fù)合材料制備周期長(zhǎng)、穩(wěn)定性差的瓶頸問(wèn)題，并提高碳源氣體原料的利用率，降低制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用限域反應(yīng)器批量制備密度均勻炭/炭復(fù)合材料平板的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用限域反應(yīng)器批量制備密度均勻炭/炭復(fù)合材料平板的方法，

該限域反應(yīng)器，包括氣體預(yù)處理裝置、集氣裝置、沉積裝置；所述氣體預(yù)處理裝置位于限域反應(yīng)器的底部，集氣裝置位于限域反應(yīng)器的頂部，沉積裝置位于限域反應(yīng)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(shè)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(gè)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(gè)沉積腔室；從下至少依次為第1個(gè)沉積腔室、第2個(gè)沉積腔室，依次類推至第m-1個(gè)沉積腔室；其中第1塊分氣板構(gòu)成第1個(gè)沉積腔室的底部，第m塊分氣板構(gòu)成第m-1個(gè)沉積腔室的頂部；

應(yīng)用上述限域反應(yīng)器批量制備密度均勻炭/炭復(fù)合材料平板的方法，包括如下步驟：

1)、限域反應(yīng)器裝料