[实用新型]环型碳/碳复合材料气相渗透装置

说明书

本实用新型提出的是环型碳/碳复合材料气相渗透装置。包括沉积室、沉积室石墨盖板、料柱，料柱具有料柱Ⅰ和料柱Ⅱ两种结构形式；在石墨托板Ⅰ上叠放有多组预制体，顶部预制体上设有石墨盖板Ⅰ，石墨托板Ⅰ与预制体、相邻的预制体和预制体与石墨盖板Ⅰ之间间隔有外径垫环，形成料柱Ⅰ；在石墨托板Ⅱ上叠放有多组预制体，顶部预制体上设有石墨盖板Ⅱ，石墨托板Ⅱ与预制体、相邻的预制体和预制体与石墨盖板Ⅱ之间间隔有内径垫环，形成料柱Ⅱ。本实用新型通过交替使用料柱Ⅰ与料柱Ⅱ叠放预制体分段沉积，控制改变气态前驱体气体流向，提高产品密度的均匀性及缩短致密化时间，实现高密度复合材料的快速沉积。适宜作为气相渗透装置使用。

技术领域

本实用新型涉及一种环型碳/碳复合材料气相渗透装置。

背景技术

化学气相渗透（CVI）是制备碳/碳复合材料首选工艺方法，它是将碳纤维预制体置于专用的CVI炉内，加热至所需的温度，底部通入气态前驱体，气体裂解后扩散至较大孔隙的预制体内，将热解碳沉积在碳纤维周围和孔隙中使预制体最终形成碳/碳复合材料，此过程简称CVI致密化工艺。

采用CVI工艺生产碳/碳复合材料主要有以下类型：

1、等温法CVI：应用最广泛的设备，其特点是可大批量生产，性能稳定，但是沉积速率低，工艺周期长。

2、压差法CVI：与等温炉一样，碳纤维预制体置于炉内均温区域内，不同之处是气体强制流过预制体，在预制体中心和外表面形成压力差，其优点是沉积速率较等温CVI法有明显提高。缺点是容易在预制体表面形成炭黑，在径向易产生密度梯度，很难实现预制体的径向均匀增密，不适合工业化生产。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是：克服现有技术的不足，提高环状碳/碳复合材料气相渗透密度的均匀性、径向均匀增密，提供了环型碳/碳复合材料气相渗透装置。该装置通过交替使用料柱Ⅰ与料柱Ⅱ叠放预制体分段沉积，控制改变气态前驱体气体流向，提高了预制体的径向均匀性，解决了气相渗透径向均匀性的技术问题。

本实用新型解决技术问题的技术方案是：

环型碳/碳复合材料气相渗透装置包括沉积室、用于封盖沉积室的沉积室石墨盖板、置于沉积室内并叠放有预制体的料柱，料柱具有料柱Ⅰ和料柱Ⅱ两种结构形式；在石墨托板Ⅰ上叠放有多组预制体，顶部预制体上设有石墨盖板Ⅰ，石墨托板Ⅰ与预制体、相邻的预制体和预制体与石墨盖板Ⅰ之间间隔有外径垫环，形成料柱Ⅰ；在石墨托板Ⅱ上叠放有多组预制体，顶部预制体上设有石墨盖板Ⅱ，石墨托板Ⅱ与预制体、相邻的预制体和预制体与石墨盖板Ⅱ之间间隔有内径垫环，形成料柱Ⅱ。

为了进一步解决本实用新型所要解决的技术问题，所述石墨托板Ⅰ为圆形片状，中部设有集中进气孔通孔。

进一步的，所述石墨盖板Ⅰ为圆盖形状，中部设有出气孔通孔，石墨盖板Ⅰ外圆周与沉积室内壁具有相应的空隙。

进一步的，所述所述石墨托板Ⅱ为圆形片状，环形阵列有分散进气孔通孔。

进一步的，所述石墨盖板Ⅱ为圆盖形状，径向环形阵列有调压出气孔，中部设有集中出气孔通孔。

进一步的，所述外径垫环与内径垫环采用石墨材质并通过预制体尺寸来确定其垫环尺寸，外径垫环外径一般大于预制体外径2～3mm，内径垫环内径一般小于预制体内径2～3mm；外径垫环与内径垫环的垫环宽度选为5～10mm、厚度2～8mm。

进一步的，所述沉积室为圆筒形状，上部敞开用于料柱进出，下部连接有管件通入气态前驱体。

进一步的，所述沉积室石墨盖板为圆环形状，中部设有出气通孔，反应残余气体从此处排出。