專利名稱：一種導流筒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單晶爐熱場零件，具體地說是涉及一種導流筒及制備方法，特別是涉及一種由碳/碳復合材料與金屬材料結(jié)合的導流筒及其制備方法。
背景技術(shù)：
單晶娃拉制爐的熱場系統(tǒng)對單晶娃的整棒率及成品率、拉速、單晶娃棒質(zhì)量都有很大的影響，因此，熱場系統(tǒng)設計和熱場內(nèi)關(guān)鍵元件的選材和使用備受關(guān)注。導流筒是單晶硅拉制爐熱場系統(tǒng)的關(guān)鍵元件之一，主要用于控制熱場的軸向溫度梯度和引導氬氣流。導流筒阻隔單晶爐體以及熔硅對晶體的熱輻射，利于晶體散熱，形成晶體生長所需的溫度梯度，以提高晶體生長速度；引導由單晶爐頂從上向下吹的氬氣集中地噴吹到固液界面附近，維持其清潔度，同時更加有利于晶體散熱，加大晶體生長所需的溫度梯度，以提高晶體生長速度；對高溫硅熔體起保溫作用，節(jié)約能源。為了縮短拉晶時間，進而提聞生廣效率，目如最有效的方法是提聞拉晶速度。而若要提高拉晶速度，則最需要解決的問題就是單晶棒的冷卻速率。就是要加大晶體與熔硅之間固液界面的溫度梯度，加快結(jié)晶潛熱的釋放。長期以來，單晶硅拉制爐導流筒普遍由石墨件和碳氈組合制成，即用石墨加工出內(nèi)屏和外屏，將碳氈填充在內(nèi)屏和外屏中間，再通過緊固件將三者組合在一起。從使用的效果來看，這種導流筒存在以下不足一是石墨是熱的良導體，保溫效果較差；二是石墨強度低，使用過程中易損壞，使用壽命短；三是大尺寸石墨內(nèi)、外屏成形困難，耗材較多。某些廠家為加大晶體生長所需的溫度梯度，通常在上述導流筒普遍采用在其內(nèi)表面上涂覆反射涂層以提高冷卻效果，將晶棒的表面的熱輻射熱向上反射，進而提高拉晶速度。但是，涂覆反射涂層需要有較高的工藝條件，若其反射涂層涂敷不均勻或出現(xiàn)脫落，則反射熱量的效果明顯削弱，達不到提高拉晶速度的效果。隨著單晶硅及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，直拉單晶硅晶體的直徑要求不斷增大。晶體直徑越大，晶體生長時所需釋放的結(jié)晶潛熱越多；晶體散熱越困難，越難提高晶體生長速度。以上所述的導流筒已不能滿足當前的生產(chǎn)要求。研制開發(fā)結(jié)構(gòu)更加科學、合理、原理更加先進、更合適于大直徑直拉單晶硅生長的導流筒成為業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能縮短拉晶時間、提高拉晶速度的導流筒及其制備方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種導流筒，它包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏、內(nèi)屏，外屏與內(nèi)屏之間設有保溫層，所述的外屏由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏由金屬鑰或金屬鎢制備而成，所述的外屏上連接有將外屏、內(nèi)屏、保溫層蓋住的定位盤，使外屏、內(nèi)屏、保溫層與定位盤構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述內(nèi)屏的厚度為O. 5mm I. 5 mm ;所述定位盤為整體或多瓣結(jié)構(gòu)，采用石墨或碳/碳復合材料制成，厚度為5 mm 15 mm,由石墨制成的定位盤的密度為I. 7g/ cm 3
2.Og/ cm 3，由碳/碳復合材料制成的定位盤的密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3 ;所述外屏的外側(cè)表面設有密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5 mm的熱解碳涂層。一種如上所述導流筒的制備方法，它包括下列步驟
⑴制坯按產(chǎn)品裝配要求分別制備外屏、內(nèi)屏、保溫層、定位盤，外屏為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. Sg/ cm 3 I. 5g/ cm 3 ;定位盤為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3，厚度為5 mm 15 mm,或定位盤采用密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;保溫層采用密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3的固化 氈或聚丙烯腈基碳氈制備；內(nèi)屏采用金屬鑰或金屬鎢制備成錐筒狀；
⑵純化將步驟⑴中制備的外屏、保溫層、由碳/碳復合材料制成的定位盤放入真空爐中進行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分，純化溫度為1800°C 2600°C，保溫時間為Ih IOh ；
⑶表面涂層將經(jīng)步驟⑵處理后的外屏放入CVD爐中，爐內(nèi)抽真空，真空度為IOOPa 400Pa，在真空環(huán)境中將爐溫升至900°C 1200°C，保溫3h IOh ;氣相沉積時充入碳源氣體，爐內(nèi)氣壓IkPa 5kPa，溫度900°C 1200°C，時間50h 150h ;經(jīng)該步驟后，外屏的外側(cè)表面形成致密的熱解碳涂層，其密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5 mm ;
⑷組裝筒體將步驟⑶處理過的外屏、步驟⑵處理過的保溫層、步驟⑴中制備成形的內(nèi)屏由外至內(nèi)組合，使保溫層置于外屏與內(nèi)屏之間，然后將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過的定位盤通過緊固件與外屏連接，使定位盤蓋住外屏、保溫層、內(nèi)屏，使外屏、內(nèi)屏、保溫層與定位盤構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明上述導流筒的制備方法中內(nèi)屏的厚度為O. 5 IM I. 5 mm ;所述定位盤為整
體或多瓣結(jié)構(gòu)。一種導流筒，它包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏、內(nèi)屏，外屏與內(nèi)屏之間設有保溫層，所述的外屏由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏由金屬鑰或金屬鎢制備而成，所述的外屏上連接有將外屏、保溫層蓋住的定位盤，使外屏、內(nèi)屏、保溫層與定位盤構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為了提高密封性，所述的定位盤上設有將內(nèi)屏蓋住的密封環(huán)，所述密封環(huán)采用金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料制成，采用金屬鑰或金屬鎢制成的密封環(huán)的厚度為O. 2 IM I. 6 mm，采用石墨制成的密封環(huán)的厚度為3 mm 15 mm，采用碳/碳復合材料制成的密封環(huán)的厚度為I mm 10 mm。本發(fā)明所述內(nèi)屏的厚度為O. 5mm I. 5mm ;所述定位盤為整體或多瓣結(jié)構(gòu)，采用石墨或碳/碳復合材料制成，厚度為5 mm 15 mm,由石墨制成的定位盤的密度為I. 7g/ cm 3
2.Og/ cm 3，由碳/碳復合材料制成的定位盤的密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3 ;所述外屏的外側(cè)表面設有密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5 mm的熱解碳涂層。一種如上所述導流筒的制備方法，它包括下列步驟
⑴制坯按產(chǎn)品裝配要求分別制備外屏、內(nèi)屏、保溫層、定位盤，外屏為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. Sg/ cm 33 I. 5g/ cm 3 ;定位盤為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3，厚度為5 mm 15 mm,或定位盤采用密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;保溫層采用密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3的固化氈或聚丙烯腈基碳氈制備；內(nèi)屏采用金屬鑰或金屬鎢制備成錐筒狀；
⑵純化將步驟⑴中制備的外屏、保溫層、由碳/碳復合材料制成的定位盤放入真空爐中進行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分，純化溫度為1800°C 2600°C，保溫時間為Ih IOh ；
⑶表面涂層將步驟⑵后的外屏放入CVD爐中，爐內(nèi)抽真空，真空度為IOOPa 400Pa，在真空環(huán)境中將爐溫升至900°C 1200°C，保溫3h IOh ;氣相沉積時充入碳源氣體，爐內(nèi)氣壓IkPa 5kPa，溫度900°C 1200°C，時間50h 150h ;經(jīng)該步驟后，外屏的外側(cè)表面形成致密的熱解碳涂層，其密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5 mm ;
⑷組裝筒體將步驟⑶處理過的外屏、步驟⑵處理過的保溫層、步驟⑴中制備成形的內(nèi)屏由外至內(nèi)組合，使保溫層置于外屏與內(nèi)屏之間，然后將經(jīng)步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過的定位盤通過緊固件與外屏連接，使定位盤蓋住外屏、保溫層，使外屏、內(nèi)屏、保溫層與定位盤構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在步驟⑴中制備有密封環(huán)，密封環(huán)為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3，厚度為I mm 10 mm ;或采用密度為I. 7g/cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;或采用金屬鑰或金屬鎢制備，厚度為O. 2 mm I. 6 mm。本發(fā)明在上述導流筒的制備方法的步驟⑵中對由碳/碳復合材料制成的密封環(huán)進行純化。本發(fā)明在上述導流筒的制備方法的步驟⑷中，將密封環(huán)安裝于定位盤上并將內(nèi)屏蓋住。本發(fā)明在上述導流筒的制備方法中所述內(nèi)屏的厚度為O. 5 mm I. 5 mm ;所述定位 盤為整體或多瓣結(jié)構(gòu)。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，其保溫效果好、強度高、使用壽命長，反射效果好，有效地增加了軸向溫度梯度，提升了拉晶速度，縮短了拉晶時間，進而有效地提高生產(chǎn)效率。


圖I是本發(fā)明實施例I 4的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明實施例I 4的定位盤(I)的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明實施例6 11的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
實施例I:
由圖I、圖2可知，一種導流筒，它包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏3、內(nèi)屏5，外屏3與內(nèi)屏5之間設有保溫層4，所述的外屏3由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏5由金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為金屬鑰)制備而成；所述的外屏3上連接有將外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4蓋住的定位盤1，使外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4與定位盤I構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的內(nèi)屏5的厚度為O. 5 mm I. 5 mm(本實施例為O. 8 mm);所述定位盤I為多瓣結(jié)構(gòu)(本實施例為均分的兩瓣結(jié)構(gòu))，采用石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為碳/碳復合材料)制成，厚度為5 IM 15 IM (本實施例為10 mm)，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/cm 3 (本實施例為I. 25g/ cm 3);所述外屏3的外側(cè)(即導流筒組裝使用時靠近發(fā)熱體的一側(cè))壁表面設有密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3 (本實施例密度為I. 65g/ cm3),厚度為O. 5mm I. 5 mm (本實施例厚度為O. 8 mm)的熱解碳涂層；保溫層4為密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/cm 3 (本實施例為O. 12 g/ cm 3)的固化氈或聚丙烯腈基碳氈(本實施例為聚丙烯腈基碳氈)。一種如上所述導流筒的制備方法，它包括下列步驟
⑴制坯按產(chǎn)品裝配要求分別制備外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4、定位盤1，外屏3為碳 /碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰(本實施例采用化學氣相沉積法)制備，密度為O. Sg/cm 3 I. 5g/ cm 3 ;定位盤I為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰(本實施例采用化學氣相沉積法)制備，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3，厚度為5 mm 15 mm (本實施例密度為I. 25g/ cm 3，厚度為10 mm);保溫層4采用固化氈或聚丙烯腈基碳氈(本實施例采用的為聚丙烯腈基碳租)制備，密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3 (本實施例密度為O. 12g/ cm 3)；內(nèi)屏5采用金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為鑰)制備成錐筒狀；
⑵純化將步驟⑴中制備成形的外屏3、保溫層4、由碳/碳復合材料制成的定位盤I放入真空爐中進行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分，純化溫度為1800°C 2600°C (本實施例為2200°C)，保溫時間為Ih IOh (本實施例為5h)；
⑶表面涂層將經(jīng)步驟⑵處理后的外屏3放入CVD爐中，爐內(nèi)抽真空，真空度為IOOPa 400Pa (本實施例為200Pa)，在真空環(huán)境中，將爐溫升至900°C 1400°C (本實施例為1200°C)，保溫3h IOh (本實施例為5h);氣相沉積時充入碳源氣體(本實施例采用的碳源氣體為天然氣)，爐內(nèi)氣壓IkPa 5kPa (本實施例為3kPa)，溫度900°C 1200°C (本實施例溫度為1100°C)，時間50h 150h (本實施例為IOOh);經(jīng)該步驟后，外屏3的外側(cè)(即導流筒組裝使用時靠近發(fā)熱體的一側(cè))表面制備有致密的熱解碳涂層，其密度為1.6g/cm 3 2. Og/ cm 3 (本實施例密度為I. 65g/ cm 3),厚度為O. 5 mm I. 5 mm (本實施例厚度為
O.8 腿)；
⑷組裝筒體將步驟⑶處理過的外屏3、步驟⑵處理過的保溫層4、步驟⑴中制備成形的內(nèi)屏5由外至內(nèi)組合，使保溫層4置于外屏3與內(nèi)屏5之間，然后將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過定位盤I (本實施例的定位盤I經(jīng)步驟⑵處理過)通過緊固件(本實施例緊固件采用碳/碳復合材料制備而成，緊固件穿過定位盤I、外屏3上相應的通孔2)與外屏3連接，使定位盤I蓋住外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4，使外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4與定位盤I構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。實施例2
本發(fā)明所述的定位盤I為多瓣結(jié)構(gòu)(本實施例為均分的兩瓣結(jié)構(gòu))，采用石墨制成，厚度為5 mm 15 mm (本實施例為10 mm)，密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3 (本實施例為I. 8g/ cm
3)0一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中定位盤I采用密度為I. 7g/cm3 2.Og/ cm 3 (本實施例為I. 8g/ cm 3)的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm (本實施例為10 mm);在步驟⑷中將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過定位盤I (本實施例的定位盤I由步驟⑴制備成形)通過緊固件與外屏3連接，使定位盤I蓋住外屏3、保溫層4、內(nèi)屏5構(gòu)成緊密的整體。余同實施例I。實施例3
本發(fā)明所述的內(nèi)屏5由金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為金屬鎢)制備而成；所述的定位盤I采用石墨制成，厚度為5 mm 15 mm (本實施例為10 mm)，密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/cm 3 (本實施例為I. 8g/ cm 3);所述的保溫層4為密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3 (本實施例為O. 25 g/ cm 3)的固化氈或聚丙烯腈基碳氈(本實施例為固化氈)。余同實施例2?！嵤├?
本發(fā)明所述的定位盤I采用碳/碳復合材料制成，厚度為5 mm 15 mm (本實施例為10mm)，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3 (本實施例為I. 25g/ cm 3);所述的保溫層4為密度為
0.lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3 (本實施例為O. 25 g/ cm 3)的固化租或聚丙烯腈基碳租(本實施例為固化氈)。一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中定位盤I采用石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為碳/碳復合材料)制成，厚度為5 IM 15 IM (本實施例為10 mm)，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3 (本實施例為I. 25g/ cm 3);在步驟⑷中將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過定位盤I (本實施例的定位盤I經(jīng)步驟⑵處理過)通過緊固件與外屏3連接，使定位盤I蓋住外屏3、保溫層4、內(nèi)屏5構(gòu)成緊密的整體。余同實施例I。實施例5
由圖3可知，一種導流筒，它包括錐形筒體，所述的筒體包括外屏3、內(nèi)屏5，外屏3與內(nèi)屏5之間設有保溫層4，所述的外屏3由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏5由金屬鑰或金屬鎢材料(本實施例采用的為金屬鑰)制備而成；所述的外屏3上連接有將外屏3、保溫層4蓋住的定位盤1，使外屏3、內(nèi)屏5、保溫層4與定位盤I構(gòu)成緊密的整體。本發(fā)明所述的定位盤I為整體結(jié)構(gòu)，采用石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為碳/碳復合材料)制成，厚度為5 IM 15 IM (本實施例為10 mm)，密度為O. 6g/ cm 3
1.5g/ cm 3 (本實施例為 I. 25g/ cm 3)。一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑷組裝筒體時，定位盤I通過緊固件與外屏3連接，使定位盤I蓋住外屏3、保溫層4構(gòu)成緊密的整體。余同實施例I。實施例6
由圖4可知，本發(fā)明為了提高密封性、利于傳導散熱，所述的定位盤I上設有將內(nèi)屏5蓋住的密封環(huán)6，其采用金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為金屬鑰)制成；密封環(huán)6厚度為O. 2 mm I. 6 mm(本實施例為O. 8 mm)。—種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中采用金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為金屬鑰)按所需尺寸機加工成厚度為O. 2 mm I. 6 mm (本實施例為O. 8 mm)的密封環(huán)6 ;在步驟⑷中將密封環(huán)6安裝于定位盤I并將內(nèi)屏5蓋住。余同實施例5。實施例7
本發(fā)明為了提高密封性，所述的定位盤I上設有將內(nèi)屏5蓋住的密封環(huán)6，其采用金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為碳/碳復合材料)制成；密封環(huán)6厚度為I mm 10 mm (本實施例為8 mm)，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3(本實施例為I. 25g/cm 3X一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中制備有密封環(huán)6，密封環(huán)6為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰(本實施例采用化學氣相沉積法)制備，密度為 0.6g/ cm 3 I. 5g/ cm 3，厚度為I mm 10 mm (本實施例密度為I. 25g/ cm 3,厚度為8 mm);在步驟⑵中對密封環(huán)6進行純化。余同實施例6。實施例8
本發(fā)明為了提高密封性、利于傳導散熱，所述的定位盤I上設有將內(nèi)屏5蓋住的密封環(huán)6，其金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為金屬鎢)制成；密封環(huán)6厚度為O. 2 mm I. 6 mm(本實施例為O. 8 mm)。余同實施例6。實施例9
本發(fā)明所述的定位盤I采用石墨制成，厚度為5 mm 15 mm(本實施例為10 mm)，密度為
1.7g/ cm 3 2. Og/ cm 3 (本實施例為 I. 8g/ cm 3)。一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中定位盤I采用密度為I. 7g/cm3
2.Og/ cm 3 (本實施例為I. 8g/ cm 3)的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm (本實施例為10 mm);在步驟⑷中將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過定位盤I (本實施例的定位盤I由步驟⑴制備成形)通過緊固件與外屏3連接，使定位盤I蓋住外屏3、保溫層4構(gòu)成緊密的整體。本發(fā)明為了提高密封性、利于傳導散熱，所述的定位盤I上設有將內(nèi)屏5蓋住的密封環(huán)6，其金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為金屬鑰)制成；密封環(huán)6厚度為O. 2 mm I. 6 mm(本實施例為O. 8 mm)。余同實施例6。實施例10
本發(fā)明所述的內(nèi)屏5由金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為金屬鎢)制備而成；所述的保溫層4為密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3 (本實施例為O. 25 g/ cm 3)的固化租或聚丙烯腈基碳氈(本實施例為固化氈)。一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中內(nèi)屏5采用金屬鑰或金屬鎢(本實施例采用的為金屬鎢)制備成錐筒狀；所述的保溫層4為密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3(本實施例為O. 25 g/ cm 3)的固化氈或聚丙烯腈基碳氈(本實施例為固化氈)。余同實施例6。實施例11
本發(fā)明為了提高密封性，所述的定位盤I上設有將內(nèi)屏5蓋住的密封環(huán)6，其金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料(本實施例采用的為石墨材料)制成；密封環(huán)6厚度為3mm 15 mm (本實施例為10 mm)，密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3 (本實施例為I. 8g/ cm 3)。一種如上所述導流筒的制備方法，其在步驟⑴中采用密度為I. 7g/cm3 2. Og/Cm3 (本實施例密度為I. 8g/ cm 3)的石墨材料按所需尺寸機加工成，厚度為3 mm 15 mm (本實施例為10 mm)的密封環(huán)6。余同實施例6?！?br> 權(quán)利要求
1.一種導流筒，它包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏(3)、內(nèi)屏(5)，外屏(3)與內(nèi)屏(5)之間設有保溫層(4)，其特征是所述的外屏(3)由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏(5)由金屬鑰或金屬鎢制備而成，所述的外屏(3)上連接有將外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)蓋住的定位盤(1)，使外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)與定位盤(I)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
2.一種導流筒，它包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏(3)、內(nèi)屏(5)，外屏(3)與內(nèi)屏(5)之間設有保溫層(4)，其特征是所述的外屏(3)由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏(5)由金屬鑰或金屬鎢制備而成，所述的外屏(3)上連接有將外屏(3)、保溫層(4)蓋住的定位盤(1)，使外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)與定位盤(I)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導流筒，其特征是所述的定位盤(I)上設有將內(nèi)屏(5)蓋住的密封環(huán)(6)，所述密封環(huán)(6)采用金屬鑰或金屬鎢或石墨或碳/碳復合材料制成，采用金屬鑰或金屬鎢制成的密封環(huán)(6)的厚度為O. 2 mm I. 6 mm，采用石墨制成的密封環(huán)(6)的厚度為3 mm 15 mm，采用碳/碳復合材料制成的密封環(huán)(6)的厚度為I mm 10 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的導流筒，其特征是所述內(nèi)屏(5)的厚度為O.5 mm I.5 mm ;所述定位盤(I)為整體或多瓣結(jié)構(gòu),采用石墨或碳/碳復合材料制成,厚度為5 mm 15 mm,由石墨制成的定位盤(I)的密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3,由碳/碳復合材料制成的定位盤(I)的密度為O. 6g/cm 3 I. 5g/cm 3;所述外屏(3)的外側(cè)表面設有密度為I. 6g/cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5 mm的熱解碳涂層。
5.一種導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是它包括下列步驟 ⑴制坯按產(chǎn)品裝配要求分別制備外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)、定位盤(1)，外屏(3)為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. Sg/ cm 3 I. 5g/ cm3 ;定位盤(I)為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I.5g/ cm 3，厚度為5 mm 15 mm,或定位盤(I)采用密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;保溫層(4)采用密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3的固化氈或聚丙烯腈基碳氈制備；內(nèi)屏(5)采用金屬鑰或金屬鎢制備成錐筒狀； ⑵純化將步驟⑴中制備的外屏(3)、保溫層(4)、由碳/碳復合材料制成的定位盤(I)放入真空爐中進行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分，純化溫度為1800°C 2600°C，保溫時間為Ih IOh ； ⑶表面涂層將經(jīng)步驟⑵處理后的外屏(3)放入CVD爐中，爐內(nèi)抽真空，真空度為IOOPa 400Pa，在真空環(huán)境中將爐溫升至900°C 1200°C，保溫3h IOh ;氣相沉積時充入碳源氣體，爐內(nèi)氣壓IkPa 5kPa，溫度900°C 1200°C，時間50h 150h ;經(jīng)該步驟后，外屏(3)的外側(cè)表面形成致密的熱解碳涂層，其密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5mm I. 5 mm ; ⑷組裝筒體將步驟⑶處理過的外屏(3)、步驟⑵處理過的保溫層(4)、步驟⑴中制備成形的內(nèi)屏(5)由外至內(nèi)組合，使保溫層(4)置于外屏(3)與內(nèi)屏(5)之間，然后將步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過的定位盤(I)通過緊固件與外屏(3)連接，使定位盤(I)蓋住外屏(3)、保溫層(4)、內(nèi)屏(5)，使外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)與定位盤(I)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
6.一種導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是它包括下列步驟 ⑴制坯按產(chǎn)品裝配要求分別制備外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)、定位盤(1)，外屏(3)為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. Sg/ cm 3 I. 5g/ cm.3 ;定位盤(I)為碳/碳復合材料，采用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I.5g/ cm 3，厚度為5 mm 15 mm,或定位盤(I)采用密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;保溫層(4)采用密度為O. lg/ cm 3 O. 5g/ cm 3的固化氈或聚丙烯腈基碳氈制備；內(nèi)屏(5)采用金屬鑰或金屬鎢制備成錐筒狀； ⑵純化將步驟⑴中制備的外屏(3)、保溫層(4)、由碳/碳復合材料制成的定位盤(I)放入真空爐中進行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分，純化溫度為1800°C 2600°C，保溫時間為Ih IOh ； ⑶表面涂層將步驟⑵后的外屏(3)放入CVD爐中，爐內(nèi)抽真空，真空度為IOOPa .400Pa，在真空環(huán)境中將爐溫升至900°C 1200°C，保溫3h IOh ;氣相沉積時充入碳源氣體，爐內(nèi)氣壓IkPa 5kPa，溫度900°C 1200°C，時間50h 150h ;經(jīng)該步驟后，外屏(3)的外側(cè)表面形成致密的熱解碳涂層，其密度為I. 6g/ cm 3 2. Og/ cm 3，厚度為O. 5 mm I. 5mm . ⑷組裝筒體將步驟⑶處理過的外屏(3)、步驟⑵處理過的保溫層(4)、步驟⑴中制備成形的內(nèi)屏(5)由外至內(nèi)組合，使保溫層(4)置于外屏(3)與內(nèi)屏(5)之間，然后將經(jīng)步驟⑴中制備成形或經(jīng)步驟⑵處理過的定位盤(I)通過緊固件與外屏(3)連接，使定位盤(I)蓋住外屏(3)、保溫層(4)，使外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)與定位盤(I)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑴中制備有密封環(huán)(6)，密封環(huán)(6)為碳/碳復合材料,米用化學氣相沉積和/或浸潰制備，密度為O. 6g/ cm 3 I. 5g/cm 3，厚度為I mm 10 mm ;或采用密度為I. 7g/ cm 3 2. Og/ cm 3的石墨材料按所需尺寸機加工，厚度為5 mm 15 mm ;或采用金屬鑰或金屬鎢制備，厚度為O. 2 mm I. 6 mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑵中對由碳/碳復合材料制成的密封環(huán)(6)進行純化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是在步驟⑷中，將密封環(huán)(6)安裝于定位盤(I)上并將內(nèi)屏(5)蓋住。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8或9所述導流筒的生產(chǎn)方法，其特征是所述內(nèi)屏(5)的厚度為O. 5 mm I. 5 mm ;所述定位盤(I)為整體或多瓣結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能縮短拉晶時間、提高拉晶速度的導流筒及其制備方法，包括倒錐形筒體，所述的筒體包括外屏(3)、內(nèi)屏(5)，外屏(3)與內(nèi)屏(5)之間設有保溫層(4)，其特征是所述的外屏(3)由碳/碳復合材料制備而成，所述的內(nèi)屏(5)由金屬鉬或金屬鎢制備而成，所述的外屏(3)上連接有定位盤(1)，使外屏(3)、內(nèi)屏(5)、保溫層(4)與定位盤(1)構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)，經(jīng)制坯—純化—表面涂層—組裝筒體步驟制備而成，本發(fā)明保溫效果好、強度高、使用壽命長，反射效果好，有效地增加了軸向溫度梯度，提升了拉晶速度，縮短了拉晶時間，進而有效地提高生產(chǎn)效率。
文檔編號C30B29/06GK102912425SQ20121040373
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者廖寄喬, 邰衛(wèi)平, 譚周建, 李軍, 王躍軍, 龔玉良 申請人:湖南金博復合材料科技有限公司