[發明專利]石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝及其制備方法

有效

• 申請號: 202210118066.5
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114368976B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 陳騰飛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C04B35/82
• 分類號: C04B35/82;C04B41/87;C23C16/26;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 長沙惟盛赟鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 43228
• 代理人: 黃敏華

1.一種石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝，其特征在于，采用石英纖維坩堝預制件經固化定型、樹脂或瀝青浸漬-碳化增密至1.2~1.6 g/cm³后，進行第一次高溫處理，機加至設計尺寸，第一次高溫處理的溫度為1300~1900℃，保溫時間為2~20 h；加壓浸漬硅溶膠，干燥、固化、燒結，密度為1.5~1.8 g/cm³，第二次高溫處理，表面拋光，即得，第二次高溫處理的溫度為1300~1900℃，保溫時間為2~10 h；

所述石英纖維坩堝預制件由面密度180~600 g/m²的石英纖維無緯布或平紋布加面密度為30~150 g/m²短石英纖維網胎交疊層針刺而成，布∶網重量比為5∶5~9∶1，石英纖維坩堝預制件的密度為0.35~0.8 g/cm³；預制件套在比坩堝成品內型面小1~2mm的鋼模或石墨內模上，貼合緊密，外面再加3~6瓣的外模，緊固好，再固化，固化定型的溫度為150~300℃。

2.根據權利要求1所述的石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝，其特征在于，所述硅溶膠的質量分數為10~45%。

3.根據權利要求1-2任一項所述的石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、由面密度180~600 g/m²的石英纖維無緯布或平紋布加面密度為30~150 g/m²短石英纖維網胎交疊層針刺而成，布∶網重量比為5∶5~9∶1，得到密度為0.35~0.8 g/cm³的石英纖維坩堝預制件；

S2、把所制得的石英纖維坩堝預制體套在合適的鋼模或石墨模具上，使坩堝預制件的內表面與模具的外型面貼合良好，然后噴淋或浸漬有機粘結劑，放置1~10小時，在坩堝外表面套上外鋼模，外鋼模的內型面與坩堝預制件的外型面貼合緊密，并使預制件的外徑與坩堝產品的外徑大1~2 mm，然后固定好外模；然后把套好的預制件送入烘箱中固化定型，溫度控制在150~300℃，待烘箱不往外冒煙時，保溫1~10小時，降溫，脫模，得到定型的石英纖維預制體；然后采用樹脂或瀝青浸漬-碳化增密工藝，把預制件增密到1.2~1.6g/cm³后，進行第一次高溫處理，處理溫度為1300~1900℃，保溫時間2~20小時，石英纖維與基體炭界面部分或全部轉化成碳化硅，然后機加到產品尺寸，得到石英纖維增強炭基復合材料坩堝坯；

S3、采用加壓浸漬工藝將硅溶膠浸漬進入石英纖維增強炭基復合材料坩堝坯，然后干燥-固化-燒結，使得密度達到1.5~1.8 g/cm³后，進行第二次高溫處理，處理溫度為1300~1900℃，保溫時間2~10小時，坩堝表面打磨-拋光處理，得到石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝。

4.根據權利要求3所述的石英纖維增強炭-二氧化硅復合材料坩堝的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述樹脂為酚醛樹脂或呋喃樹脂。