[实用新型]复合材料坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温炉用工装，具体地说是一种复合材料坩埚。

背景技术

碳/碳复合材料是目前广泛应用的先进复合材料之一，它是由碳纤维或各种碳织物增强碳基体所形成的复合材料，具有密度低，比强度高，耐磨损，耐高温、热膨胀系数小等优良性能。该材料通常先用碳纤维制成的网胎与网胎、或碳布与碳布、或网胎与碳布通过交替叠层针刺复合成碳纤维预制体，然后将预制体放入化学气相反应炉中，利用高温下碳源气体裂解产生的热解碳对预制体进行化学气相增密，使碳纤维预制体密度逐步增加而成为碳/碳复合材料。该材料现已成为航空航天、冶金、新能源等领域的重要基础材料之一，是石墨制品和耐热钢的理想替代品。

目前，碳/碳复合材料已广泛应用于如单晶炉、多晶炉等高温领域，用来制作热场零件，如坩埚、导流筒、保温筒、发热体、紧固件等。

应用结果表明，虽然，碳/碳复合材料制备的坩埚机械强度高、耐热冲击性能和化学稳定性好，其使用寿命高于高纯石墨坩埚，然而，高温硅蒸汽（SiO₂和Si）对碳/碳复合材料坩埚的使用寿命影响很大。

为了解决高温硅蒸汽对碳/碳复合材料使用性能的影响，就目前的技术而言，最常用的方法就是做表面涂层，主要是硅基陶瓷涂层（如SiC或MoSi₂等）。但是，由于碳/碳复合材料基体和SiC涂层之间热膨胀系数不匹配，制备的涂层与碳/碳复合材料基体的结合性较差，在急冷急热过程中容易脱落，不能长时间的保护碳/碳复合材料不被侵蚀。

专利申请号为201210230688.3，申请日为2012年7月5日，公开号为CN 102718535A，发明名称为碳/碳/碳化硅复合材料及制备方法的专利申请公开了一种制备工艺简单、耐硅蒸汽侵蚀的碳/碳/碳化硅复合材料及制备方法。它通过对碳纤维预制体采用化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密后，再经机加工、纯化后制备而成，其密度为1.3g/㎝³～2.5g/㎝³，可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，制备的碳/碳/碳化硅复合材料弯曲强度大于300MPa，是碳/碳复合材料的2～5倍，断裂韧性≥15MPa·m^1/2，抗硅蒸汽腐蚀能力比碳/碳复合材料相比提高了5～10倍，大幅度提高了碳/碳/碳化硅复合材料的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种耐硅蒸汽侵蚀的复合材料坩埚。

本实用新型是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种复合材料坩埚，它包括埚体，所述埚体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。

为进一步增加埚体表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，本实用新型所述埚体表面设有碳化硅涂层。

为便于卸料，本实用新型所述埚体由2-4瓣组成；它由左瓣、右瓣组成，在左瓣、右瓣上设有装吊孔。

为便于卸料，本实用新型所述埚体由碗状托盘和圆筒上下两部份组成，在圆筒上设有装吊孔。

为便于清理石英坩埚残体，本实用新型的埚体上钻有可封堵的通孔。

由于采用上述技术方案，本实用新型较好的实现了发明目的，由碳/碳/碳化硅复合材料制备的坩埚充分利用热解碳与碳纤维之间的结合性能好以及碳化硅强度高、抗腐蚀能力强的特点，使碳化硅充分的渗透进入碳纤维基体，保证碳化硅与碳纤维基体的高结合强度，强度高于碳/碳复合材料，且可以有效抑制硅蒸汽对碳/碳/碳化硅复合材料芯部碳纤维的侵蚀，大幅度提高了坩埚的使用寿命，同时，其更高的强度也有利于提高热场的安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2的结构示意图；

图3是本实用新型实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

由图1可知，一种复合材料坩埚，它包括埚体，所述埚体由碳/碳/碳化硅复合材料加工制成。

为进一步增加埚体表面的抗硅蒸汽腐蚀能力，本实用新型所述埚体表面设有碳化硅涂层。

本实用新型制备时，先采用近净成形的加工方式，制备碳纤维预制体；再将预制体经化学气相渗透法对其进行热解碳和碳化硅交替增密或者热解碳和碳化硅混合增密为所需要求的坯体，然后经机加工、纯化后制得碳/碳/碳化硅复合材料坩埚；最后，对坩埚进行表面碳化硅涂层处理后，再进行纯化处理，制得坩埚。