[发明专利]电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺

权利要求书

1.一种电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：其制备工艺为：

(1)预制体的制备

首先，采用整体针刺毡作为预制体，其结构单元为一层网胎+两层无纬布，二层无纬布之间的长纤维采用正交铺层，铺设均匀；铺层数应不低于15层；无纬布采用T300 PAN基炭纤维，其重量占整体重量的比例为≥75％；网胎也采用T300 PAN基炭纤维，其重量比为≤25％；初始密度为0.5g/cm³左右；然后，将针刺毡预制体固定在自制的石墨夹具上，在石墨体的凹槽内把预制体固定；

(2)电热法化学气相渗积沉积炉设计

炉体的底端安装电绝缘体和两个铜电极，炉体的内壁安装冷却系统，并设有隔热层避免炉体外壁温度过高，炉体上安装可视口，用于观察炉体内的各种现象，进气口安装在炉体的底端，出气口安装在炉体的顶端，预制体固定在由石墨体制成的石墨夹具内，炉体中心处的绝缘体固定支撑石墨体，绝缘体的中心安装冷却系统，一个热电耦安装于预制体表面，用于测定预制体表面的温度，另一个热电耦安装于预制体中心部分，用于测定预制体中心部分的温度；

(3)预制体的致密化和高温热处理

首先进行抽真空以检查是否漏气，然后通入氮气来净化炉体，持续通入氮气直到炉体内的气压达到一个大气压；接着将预制体加热到表面温度为700～800℃，同时要持续通入氮气；预制体外表面的温度与内部中心部分的温度利用两个热电耦进行测试，一个固定在预制体表面，另一个固定在预制体中心部分处；当中心的温度达到900～1100℃时，通入天然气与氮气的混和气体；随着沉积的进行，在表面部分的热电耦测到的温度会慢慢上升，趋近于预制体中心的温度；整个沉积过程中沉积温度保持在900～1100℃，沉积时间80小时，预制体致密化结束；然后，对经过致密化的材料进行高温热处理：把材料放在真空碳化炉中，在氮气或氩气保护的状态下，以30～50℃/h的升温速率，升温到2000-2500℃，并保温3～5小时，即得成品。

2.根据权利要求1所述的电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：该预制体自身直接被用作发热体，在沉积炉中作为电源的电极。

3.根据权利要求1所述的电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：在该预制体的两端加上电流，通过预制体的自身电阻产生热量。

4.根据权利要求1所述的电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：该石墨夹具主要是由石墨体和绝缘体两大部分组成，底部的两个独立的石墨体与两个铜电极分别螺接固定，顶部的石墨体由绝缘体固定支撑。

5.根据权利要求1所述的电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：通入天然气与氮气的混合气的流速为35l/min。

6.根据权利要求1所述的电热法定向渗积制备炭/炭构件的工艺，其特征在于：在该抽真空以检查是否漏气的步骤中，应保证漏气的速率小于0.13Pa/min。