[发明专利]CVI法制备SiC产生尾气的处理方法

说明书

本发明的CVI法制备SiC产生尾气的处理方法，所述设备包括：高温热解系统、冷却过滤系统、反应吸附系统、真空系统、水环过滤系统和引风系统。本发明的CVI法制备SiC产生尾气的处理设备采用多级联用处理的方法，对CVI‑SiC工艺所产生的尾气进行处理，充分考虑到尾气各组分，解决了尾气各组分处理的问题，消除了尾气遇空气易燃易爆等安全隐患，保障CVI‑SiC工艺过程的安全进行；同时，本发明所采用多级处理方法，各处理系统设计合理，功能专一，可保证设备长期使用，设备安全可靠，操作简便，维护简单。

技术领域

本发明属于化学气相渗积法制备碳化硅/碳化硅复合材料，具体涉及一种CVI法制备SiC产生尾气的处理方法。

背景技术

随着航空发动机推重比的提高，发动机内温度也随之升高，例如推重比10～15的高性能航空发动机的涡轮前温度将达到1600℃/1800K以上，远远超过了传统高温合金材料的极限容许温度(1050℃～1200℃)。连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料(SiC/SiC CMC)具有低密度(仅相当于高温合金1/4～1/3)、高硬度、高耐热(1400℃～1800℃使用寿命达数百小时)和耐化学气氛，加之其类金属断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等良好的力学性能，因此在航空发动机热端结构件应用中，被视为取代当前高温合金、实现减重增效“升级换代材料”的首选。

SiC/SiC CMC的制备方法主要有先驱体浸渍裂解法(PIP)、化学气相渗积(CVI)等。采用CVI方法得到具有良好的结晶度和近化学配比的SiC基体，其力学强度、抗氧化性能优异，具有优于其他方法所得基体的性能。

但是CVI方法所需原料包括三氯甲基硅烷或四氯化硅、氢气(H₂)等，过程所产生的尾气主要包括硅氯化合物、硅烷气体、高级硅烷化合物、氯化氢(HCl)等酸性气体和未反应的H₂等。硅烷气体、高级硅烷化合物遇空气极其易燃易爆，因此必须在尾气排出设备之前进行处理，保证安全；同时，H₂也是易燃气体，HCl对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用，长期较高浓度接触，可引起呼吸道炎症等病变。因此，必须对尾气进行处理后才能排至大气。

现有的尾气处理多采用过滤后进入真空泵，之后喷淋处理酸性气体，硅烷气体、高级硅烷化合物在真空泵中压缩易爆炸，影响安全使用；另有技术改进提出在过滤部分引入碱性固态多孔物质，对酸性气体进行处理后进入真空泵，但多孔物质对酸性气体吸收效率较低，且易堵，更换过滤介质频繁，无法满足长期安全使用。因此，需对现有的尾气处理进行改进，以满足设备的长期安全使用。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种CVI法制备SiC产生尾气的处理设备。

本发明的一种CVI法制备SiC产生尾气的处理设备，包括：高温热解系统、冷却过滤系统、反应吸附系统、真空系统、水环过滤系统和引风系统，所述高温热解系统与所述冷却过滤系统连通，所述冷却过滤系统与所述反应吸附系统连通，所述反应吸附系统与所述真空系统连通，所述真空系统与所述水环过滤系统连通，所述水环过滤系统与所述引风系统连通。

本发明的CVI法制备SiC产生尾气的处理设备，采用多级联用处理的方法，对CVI-SiC工艺所产生的尾气进行处理，充分考虑到尾气各组分，解决了尾气各组分处理的问题，消除了尾气遇空气易燃易爆等安全隐患，保障CVI-SiC工艺过程的安全进行；同时，本发明所采用多级处理方法，各处理系统设计合理，功能专一，可保证设备长期使用，设备安全可靠，操作简便，维护简单。

另外，根据本发明上述实施例的CVI法制备SiC产生尾气的处理设备，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述高温热解系统包括高温热解炉、控制柜、电源柜和冷却水系统。

进一步地，所述高温热解炉采用感应加热方式，其加热的最高温度不小于2200℃，恒温区长径比为3～5。