[发明专利]一种应用限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法

说明书

本发明公开了一种应用限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法。该限域反应器，包括气体预处理装置、集气装置、沉积装置；所述沉积装置包括m块分气板，外筒、m‑1组侧板；该方法是将碳纤维平板预制体以竖立形式放置于由m块分气板与m‑1组侧板组成的沉积腔室中，进一步将沉积腔室划分为若干个狭域反应空间，同时保证碳纤维平板预制体竖立于第m块分气板的空白区，不会对气流形成阻隔，使得气流可实现均匀分布。本发明工艺方法简单、操作方便、碳源气体利用率高、工艺周期短，所得单体炭/炭复合材料平板体积密度均匀性小于±0.05g/cm³。

技术领域

本发明属于炭/炭复合材料领域，具体涉及一种应用限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法。

背景技术

炭/炭复合材料即碳纤维增强碳基复合材料，具有密度低、高比强比模、低热膨胀系数、高导热导电能力、耐蠕变、抗热震、抗烧蚀以及非氧化介质条件下良好的高温力学性能和尺寸稳定性等优异性能，是关系我国战略性产业发展和国家安全，支撑国家科技重大专项先进飞行器工程、大飞机工程、载人航天与探月工程等的新型结构功能一体化关键核心材料，对我国航天装备、轨道交通装备等优势产业，航空装备、汽车、核工业等战略必争产业，以及重点武器装备的未来发展具有独特的支撑作用。

化学气相沉积法是制备高性能炭/炭复合材料的首选方法，该方法制备所得炭/炭复合材料具有基体碳结构可调且与碳纤维结合紧密、材料组织均匀致密等优点。目前，针对炭/炭复合材料平板的制备工艺众多，但由于气体流场控制较难，单体炭/炭平板构件的致密化均匀性较差，且批次生产过程中，个体间体积密度差异较大，不利于产品性能稳定。

尤其是对于厚度≥25mm的厚壁平板，在现有技术的沉积工艺中，还会发生闭孔现象，使得其在厚壁方向制件密度梯度大。

欲实现炭/炭复合材料平板构件批量生产的稳定性及生产效率，须精细设计工装实现对反应气体流场进行有效调控，并辅以化学气相沉积工艺设计和实施，解决平板炭/炭复合材料制备周期长、稳定性差的瓶颈问题，并提高碳源气体原料的利用率，降低制造成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法，

该限域反应器，包括气体预处理装置、集气装置、沉积装置；所述气体预处理装置位于限域反应器的底部，集气装置位于限域反应器的顶部，沉积装置位于限域反应器的中部；

所述沉积装置包括m块分气板，外筒、m-1组侧板；所述m≥2；

所述任意一块分气板间隔设置有n组气孔，所述n≥2，任意相邻两组气孔之间的距离为10～100mm；n组气孔之间形成n-1个空白区；

所述m块分气板沿外筒的径向从下至上依次排列；

所述m-1组侧板布置于外筒的内侧，任意一组侧板竖直排布于任意相邻两块分气板之间，并将分气板中的气孔环绕其中；

所述m块分气板与m-1组侧板将沉积装置分割为m-1个沉积腔室；从下至少依次为第1个沉积腔室、第2个沉积腔室，依次类推至第m-1个沉积腔室；其中第1块分气板构成第1个沉积腔室的底部，第m块分气板构成第m-1个沉积腔室的顶部；

应用上述限域反应器批量制备密度均匀炭/炭复合材料平板的方法，包括如下步骤：

1)、限域反应器装料