[发明专利]一种限域定向流动全饱和渗透反应器及制备炭/炭复合材料刹车盘的方法

权利要求书

1.一种限域定向流动全饱和渗透反应器，其特征在于，包括：限域内体（1）、限域外体（2）、限气锥体（3）、热电偶（4）、盖板（5）、垫块（6）、进气腔（7）、出气口（8）、锲形环（9）；所述限域内体（1）为圆柱形石墨内胆，所述限域内体（1）设置在所述限气锥体（3）上，所述限气锥体（3）为石墨圆锥块；所述限域外体（2）包括石墨圆柱体（201）和设于石墨圆柱体底部的石墨圆锥体（202）；所述限气锥体（3）通过垫块（6）设置在石墨圆锥体（202）上，并形成进气通道；所述石墨圆锥体（202）的底部中央设有贯通的进气腔（7），所述进气腔（7）上还设有进气口（701）；所述热电偶（4）设置在所述进气腔（7）的中央，其一端贯穿所述限气锥体（3）和所述限域内体（1）的中央；所述石墨圆柱体（201）的顶部还设有用于密封的盖板（5），所述盖板（5）的中央设有出气口（8）；所述限域内体（1）和所述限域外体（2）上等距交错设有锲形环（9），所述锲形环（9）用于固定刹车盘预制件（10）。

2.根据权利要求1所述的一种限域定向流动全饱和渗透反应器，其特征在于，所述石墨圆锥体（202）的底部还设有螺纹，用于与气相沉积炉料墩或底座连接。

3.根据权利要求1所述的一种限域定向流动全饱和渗透反应器，其特征在于，所述进气腔（7）上还设有测压口（702）；所述限气锥体（3）与石墨圆锥体（202）之间还设有预热挡气板（11），用于充分预热碳源气。

4.根据权利要求1所述的一种限域定向流动全饱和渗透反应器，其特征在于，所述锲形环（9）的材质为石墨或硬碳毡。

5.一种化学气相沉积炉，其特征在于，包括权利要求1-4中任一项所述的一种限域定向流动全饱和渗透反应器。

6.一种限域定向流动全饱和渗透制备炭/炭复合材料刹车盘的方法，其特征在于，使用权利要求1-4中任一项所述的一种限域定向流动全饱和渗透反应器进行气相渗透增密，包括以下步骤：

将刹车盘预制件（10）放入限域定向流动全饱和渗透反应器中，再将该反应器装入气相沉积炉中，采用碳源气体进行化学气相渗透工艺增密，再进行高温石墨化处理，得到刹车盘。

7.根据权利要求6所述的一种限域定向流动全饱和渗透制备炭/炭复合材料刹车盘的方法，其特征在于，所述将刹车盘预制件放入限域定向流动全饱和渗透反应器中具体为：在装刹车盘预制件（10）时，将第一层的刹车盘预制件（10）插入限域外体（2）上的锲形环（9），刹车盘预制件（10）与限气锥体（3）之间垫3~4根垫条，垫条材料为石墨或硬炭毡或炭/炭复合材料，垫条厚度为2~15mm，宽度为3~15mm，垫条靠近限域内体（1）放置；第二层的刹车盘预制件（10）插入所述限域内体（1）上的锲形环（9），所述第二层的刹车盘预制件（10）与第一层的刹车盘预制件（10）之间，垫3~4根垫条，垫条靠近限域外体（2）放置，长度控制在第一层的锲形环（9）1/2宽度以上，防止通气时冲动锲形环（9）；奇数层的刹车盘预制件（10）按照第一层的预制件安装方式进行安装；偶数层的刹车盘预制件（10）按照第二层的预制件安装方式进行安装；最上层的刹车盘预制件（10）若为奇数层，则在其上再按照第二层的安装方式加装一个尺寸与刹车盘预制件（10）相当的石墨盘；将所述盖板（5）和所述限域外体（2）用C形夹进行固定密封。

8.根据权利要求7所述的一种限域定向流动全饱和渗透制备炭/炭复合材料刹车盘的方法，其特征在于，所述出气口（8）的直径与垫条的厚度相等；所述锲形环（9）的内外径加一层用于密封的软碳毡。

9.根据权利要求6所述的一种限域定向流动全饱和渗透制备炭/炭复合材料刹车盘的方法，其特征在于，所述碳源气体包括天然气、丙烯、丙烷、乙炔中的任意一种或两、三种的混合，还包括稀释气体，所述稀释气体为氢气或氮气，碳源气流量为30~100升/分钟；碳源气体与稀释气的比例按2：1~6：1。

10.根据权利要求6所述的一种限域定向流动全饱和渗透制备炭/炭复合材料刹车盘的方法，其特征在于，所述化学气相渗透工艺具体包括：沉积温度为980~1150℃，反应器内压力为5~30kPa，反应器外的压力不超过1.5kPa，沉积增密150~400小时，停气，随炉冷却，80~100℃以下出炉，制得全粗糙层结构热解炭、密度达到1.80g/cm³以上的炭/炭复合材料刹车盘。