[发明专利]一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装及方法

权利要求书

1.一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，包括石墨支撑座(4)、石墨发热体(3)、石墨防污管(5)、石墨保温筒(7)、石墨顶盖(11)和位于石墨保温筒(7)内的石墨支撑筒(6)，石墨支撑座(4)设置于真空电阻沉炭炉的炉底(1)上方，石墨发热体(3)穿过石墨支撑座(4)中部安装于炉底(1)中心部位，石墨防污管(5)套装于石墨发热体(3)上，石墨保温筒(7)和石墨支撑筒(6)均设置于石墨支撑座(4)上，石墨顶盖(11)设置于石墨保温筒(7)上方且套装在石墨防污管(5)上，所述石墨支撑座(4)与真空电阻沉炭炉的炉壳(10)之间以及石墨保温筒(7)与真空电阻沉炭炉的炉壳(10)之间均设置有保温炭毡(9)，所述石墨保温筒(7)内设置有用于化学气相渗透致密C/C坩埚预制体(16)的反应室，所述反应室位于石墨支撑筒(6)和石墨顶盖(11)之间，所述反应室包括套装于石墨防污管(5)上的分气装置和设置于所述分气装置上方的石墨封气板(19)；所述分气装置包括石墨分气座和设置于石墨分气座上方的内石墨筒(15)，以及设置于石墨分气座上方且位于内石墨筒(15)外侧的外石墨筒(17)，所述外石墨筒(17)的筒壁上部开设有第一排气孔(18)，所述石墨分气座包括石墨底座(13-1)和设置于石墨底座(13-1)上方的石墨挡气板(13-2)，所述石墨底座(13-1)和石墨挡气板(13-2)之间形成空腔(14)，石墨底座(13-1)上安装有用于向空腔(14)内通入碳源气体的进气管(12)，所述石墨挡气板(13-2)上开设有用于将空腔(14)内的碳源气体导出的第一出气孔(20)和第二出气孔(21)，第一出气孔(20)和第二出气孔(21)均位于内石墨筒(15)和外石墨筒(17)之间。

2.根据权利要求1所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，所述分气装置的数量为多个，多个所述分气装置叠放设置，所述石墨封气板(19)设置于最上层分气装置上方。

3.根据权利要求1或2所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，所述石墨封气板(19)上开设有第二排气孔(22)，所述石墨发热体(3)的底部通过C/C复合材料螺栓(2)固定安装于炉底(1)中心部位。

4.根据权利要求1或2所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，最上层所述分气装置的外石墨筒(17)的外壁下部安装有热电偶(8)。

5.根据权利要求3所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，所述石墨顶盖(11)上开设有第三排气孔(23)。

6.根据权利要求1或2所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，所述石墨底座(13-1)包括石墨内筒(13-12)和石墨外筒(13-13)，以及用于连接石墨内筒(13-12)和石墨外筒(13-13)的石墨底板(13-11)。

7.根据权利要求6所述的一种内热式化学气相渗透致密C/C坩埚的工装，其特征在于，所述石墨内筒(13-12)、石墨外筒(13-13)和石墨底板(13-11)为一体式结构，所述石墨外筒(13-13)的上部外缘设置有第一台阶(24)，所述石墨挡气板(13-2)的下部外缘设置有与所述第一台阶(24)相配合的第一凹槽；所述石墨内筒(13-12)的上部内缘设置有第二台阶(25)，所述石墨挡气板(13-2)的下部内缘设置有与所述第二台阶(25)相配合的第二凹槽。

8.一种采用如权利要求1或2所述工装化学气相渗透致密C/C坩埚的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将底部具有通孔的C/C坩埚预制体(16)倒扣套装于石墨防污管(5)上，并使第一出气孔(20)位于C/C坩埚预制体(16)的内侧，且第二出气孔(21)位于C/C坩埚预制体(16)的外侧；

步骤二、通过进气管(12)向空腔(14)内通入碳源气体，一部分碳源气体通过第二出气孔(21)导出进入C/C坩埚预制体(16)外壁和外石墨筒(17)内壁之间并与C/C坩埚预制体(16)外壁接触发生热解炭沉炭反应，另一部分碳源气体通过第一出气孔(20)导出进入C/C坩埚预制体(16)内壁和内石墨筒(15)外壁之间并与C/C坩埚预制体(16)内壁接触发生热解炭沉炭反应，实现C/C坩埚预制体(16)的化学气相渗透致密，得到C/C坩埚。