專利名稱：復(fù)合材料導(dǎo)流筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高溫爐部件，具體地說是一種單晶硅拉制爐用復(fù)合材料導(dǎo)流筒。
背景技術(shù)：
碳/碳復(fù)合材料是目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)復(fù)合材料之一，它是由碳纖維或各種碳織物增強(qiáng)碳基體所形成的復(fù)合材料，具有密度低，比強(qiáng)度高，耐磨損，耐高溫、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)良性能。該材料通常先用碳纖維制成的網(wǎng)胎與網(wǎng)胎、或碳布與碳布、或網(wǎng)胎與碳布通過交替疊層針刺復(fù)合成碳纖維預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入化學(xué)氣相反應(yīng)爐中，利用高溫下碳源氣體裂解產(chǎn)生的熱解碳對預(yù)制體進(jìn)行化學(xué)氣相增密，使碳纖維預(yù)制體密度逐步增加而成為碳/碳復(fù)合材料。該材料現(xiàn)已成為航空航天、冶金、新能源等領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料之一，是石墨制品和耐熱鋼的理想替代品。目前，碳/碳復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用于如單晶爐、多晶爐等高溫領(lǐng)域，用來制作熱場零件，如坩堝、導(dǎo)流筒、保溫筒、發(fā)熱體、緊固件等。應(yīng)用結(jié)果表明，雖然，碳/碳復(fù)合材料制備的導(dǎo)流筒機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱沖擊性能和化學(xué)穩(wěn)定性好，其使用壽命高于高純石墨導(dǎo)流筒，然而，高溫硅蒸汽(SiO2和Si )對碳/碳復(fù)合材料導(dǎo)流筒的使用壽命影響很大。為了解決高溫娃蒸汽對碳/碳復(fù)合材料使用性能的影響，就目前的技術(shù)而言，最常用的方法就是做表面涂層，主要是硅基陶瓷涂層(如SiC或MoSi2等)。但是，由于碳/碳復(fù)合材料基體和SiC涂層之間熱膨脹系數(shù)不匹配，制備的涂層與碳/碳復(fù)合材料基體的結(jié)合性較差，在急冷急熱過程中容易脫落，不能長時間的保護(hù)碳/碳復(fù)合材料不被侵蝕。
專利申請?zhí)枮?01210230688.3，申請日為2012年7月5日，公開號為CN102718535A，發(fā)明名稱為碳/碳/碳化硅復(fù)合材料及制備方法的專利申請公開了一種制備工藝簡單、耐娃蒸汽侵蝕的碳/碳/碳化娃復(fù)合材料及制備方法。它通過對碳纖維預(yù)制體采用化學(xué)氣相滲透法對其進(jìn)行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密后，再經(jīng)機(jī)加工、純化后制備而成，其密度為1.3g/ cm 3 2.5g/ cm 3，可以有效抑制硅蒸汽對碳/碳/碳化娃復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，制備的碳/碳/碳化娃復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度大于300MPa，是碳/碳復(fù)合材料的2 5倍，斷裂韌性彡15MPa*m1/2,抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復(fù)合材料相比提高了 5 10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅復(fù)合材料的使用壽命，同時，其更聞的強(qiáng)度也有利于提聞熱場的安全性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種耐硅蒸汽侵蝕的復(fù)合材料導(dǎo)流筒。本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種復(fù)合材料導(dǎo)流筒，它包括筒體，所述的筒體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。為進(jìn)一步增加導(dǎo)流筒表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實用新型所述的筒體表面設(shè)有碳化硅涂層。本實用新型所述的筒體包括外筒、內(nèi)筒、法蘭、連接環(huán)，外筒、內(nèi)筒的一端通過法蘭連接，另一端通過連接環(huán)連接組成一個整體，外筒、內(nèi)筒之間設(shè)有炭氈。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型較好的實現(xiàn)了發(fā)明目的，由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料制備的導(dǎo)流筒充分利用熱解碳與碳纖維之間的結(jié)合性能好以及碳化硅強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)的特點，使碳化硅充分的滲透進(jìn)入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結(jié)合強(qiáng)度，強(qiáng)度高于碳/碳復(fù)合材料，且可以有效抑制娃蒸汽對碳/碳/碳化娃復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了導(dǎo)流筒的使用壽命，同時，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場的安全性。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。由圖1可知，一種復(fù)合材料導(dǎo)流筒，它包括筒體，所述的筒體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。為進(jìn)一步增加堝體表面的抗硅蒸汽腐蝕能力，本實用新型所述的筒體表面設(shè)有碳化硅涂層。涂層的表觀密度為1.5g/cm3 1.7g/cm3(本實施例為1.56 g/cm3)，涂層厚度為0.5 mm 1.5 mm(本實施例為1.1 mm)。本實用新型所述的筒體包括外筒2、內(nèi)筒3、法蘭1、連接環(huán)5，外筒2、內(nèi)筒3的一端通過法蘭I連接，另一端通過連接環(huán)5連接組成一個整體，外筒2、內(nèi)筒3之間設(shè)有炭氈4。所述外筒2、內(nèi)筒3、法蘭I和連接環(huán)5均由密度為1.0g/cm3 1.4g/cm3 (本實施例為1.29g/cm3)的碳/碳/碳化娃復(fù)合材料制備，所述炭租4的密度為0.lg/cm3 0.2g/cm3 (本實施例為 0.12 g/cm3)。本實用新型制備時，先采用近凈成形的加工方式，制備內(nèi)筒3、外筒2、法蘭I和連接環(huán)5碳纖維預(yù)制體；再將預(yù)制體經(jīng)化學(xué)氣相滲透法對其進(jìn)行熱解碳和碳化硅交替增密或者熱解碳和碳化硅混合增密為所需要求的內(nèi)筒3、外筒2、法蘭I和連接環(huán)5坯體，按要求將坯體機(jī)加工成形；將制備好的內(nèi)筒3、外筒2、法蘭1、連接環(huán)5與炭氈4通過由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料制備的緊固件6 (本實施例為螺釘)組合在一起，密度為0.lg/cm3 0.2g/cm3 (本實施例為0.12 g/cm3)的炭氈4放置在內(nèi)筒3和外筒2之間；再將導(dǎo)流筒筒體放入真空爐中進(jìn)行高溫處理，去除金屬雜質(zhì)和揮發(fā)分；最后，對導(dǎo)流筒筒體進(jìn)行表面碳化硅涂層處理，然后進(jìn)行純化處理，制得保溫筒。本實用新型制備的碳/碳/碳化硅復(fù)合材料導(dǎo)流筒，其綜合性能優(yōu)于石墨導(dǎo)流筒及碳/碳復(fù)合材料導(dǎo)流筒，且抗硅蒸汽腐蝕能力比碳/碳復(fù)合材料相比提高了 5 10倍，防止熔化的多晶硅中揮發(fā)出的雜質(zhì)從接口縫隙進(jìn)入侵蝕炭氈4，確保了炭氈4保溫性能的穩(wěn)定，大幅度提高了導(dǎo)流筒的使用壽命，且提高了導(dǎo)流筒表面的抗沖刷能力、耐腐蝕能力，防止導(dǎo)流筒表面掉渣掉塊。同時，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場的安全性。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合材料導(dǎo)流筒，它包括筒體，其特征是所述的筒體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料導(dǎo)流筒，其特征是所述的筒體表面設(shè)有碳化硅涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合材料導(dǎo)流筒，其特征是所述的筒體包括外筒(2)、內(nèi)筒(3)、法蘭(I)、連接環(huán)(5)，外筒(2)、內(nèi)筒(3)的一端通過法蘭(I)連接，另一端通過連接環(huán)(5)連接組成一個整體，外筒(2)、內(nèi)筒(3)之間設(shè)有炭氈(4)。
專利摘要本實用新型公開了一種耐硅蒸汽侵蝕的復(fù)合材料導(dǎo)流筒，它包括筒體，其特征是所述的筒體由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料加工制成，由碳/碳/碳化硅復(fù)合材料制備的導(dǎo)流筒充分利用熱解碳與碳纖維之間的結(jié)合性能好以及碳化硅強(qiáng)度高、抗腐蝕能力強(qiáng)的特點，使碳化硅充分的滲透進(jìn)入碳纖維基體，保證碳化硅與碳纖維基體的高結(jié)合強(qiáng)度，強(qiáng)度高于碳/碳復(fù)合材料，且可以有效抑制硅蒸汽對碳/碳/碳化硅復(fù)合材料芯部碳纖維的侵蝕，大幅度提高了導(dǎo)流筒的使用壽命，同時，其更高的強(qiáng)度也有利于提高熱場的安全性。
文檔編號C30B15/14GK203007475SQ20122070923
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者廖寄喬, 李軍, 龔玉良, 邰衛(wèi)平, 王躍軍, 譚周建, 李丙菊 申請人:湖南金博復(fù)合材料科技有限公司