[发明专利]一种高性能炭/炭组合式热压模

说明书

本发明公开了一种高性能炭/炭组合式热压模。关键是筒状的炭/炭热压模有内环壁(1)和外环壁(2)，内环壁(1)由多个圆环状的炭/炭材料的单体(3)叠置构成，单体(3)表面之间有超高温胶粘层(4)，外环壁(2)由多层浸渍有浸渍液的炭纤维缠绕构成，经加热加压固化、CVD增密与高温烧制为一体结构。本发明的内环壁由多个圆环状的单体叠置构成，单体可以作到密度均一和达到较高的密度，又由外环壁的环绕结构约束，形成组合式的结构，使整体的热压模的厚度达到一定的尺度下，还能保证整体的密度均一和较高的密度。

技术领域：

本发明涉及一种高温制造如粉末冶金或陶瓷材料制备领域，具体是指一种由炭/炭材料制备的高性能的模具。

背景技术：

陶瓷材料的制备工艺中包括一个重要的坯体烧结过程，在该过程中是将多组分粉体配制后构成一个坯体，将坯体置入一个筒状的模具在高温下烧制，同时通过模具的两端或一端的开口端施加压力，使坯体在高温高压下烧结以获得所需要的先进性能的陶瓷材料，在这一烧结过程中，筒状的模具在耐受高温的同时，还会受到径向和轴向的力，能满足上述环境要求的材料极少。目前常用的模具为石墨材料制备的石墨模具，石墨模具能满足高温条件，如2000℃以上的高温，但石墨材料的拉伸强度不够高，在上述的陶瓷材料的高温加压的制备过程往往施加的压力大于50Mpa以上，例如碳化硼、氮化硅和氧化铝等材料的制备，如为增加陶瓷材料的致密性，还会施加更大的压力。上述的石墨模具由于石墨材料具有一定的脆性，在加压过程中易产生脆性断裂，这会造成严重的生产事故。目前还出现一种炭/炭材料的模具，其是以传统的炭/炭材料的制备工艺，包括炭布网胎针刺、预制体制备、CVD气相沉积等步骤制备出一体结构的模具，其较之石墨模具的抗拉伸强度有所提高，但基于传统工艺的局限，上述的炭/炭材料的模具的密度不均匀，表面密度高，中心部位的密度低，且传统工艺的炭纤维的含量也较低，使之力学性能提高也被限制。因此，现有的炭/炭材料的模具的使用寿命远远达不到要求的300炉次的寿命要求，故提高上述模具的使用寿命仍是一个急待解决的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种高性能、使用寿命长的炭/炭材料的组合式热压模。

实现本发明的技术方案是：筒状的炭/炭热压模有内环壁和外环壁，内环壁由多个圆环状的炭/炭材料的单体叠置构成，单体表面之间有超高温胶粘层，外环壁由多层浸渍有浸渍液的炭纤维缠绕构成，经加热加压固化、CVD增密与高温烧制为一体结构。

所述的单体由浸渍有浸渍液的多层炭纤维布叠置，经高温加热固化、CVD增密和高温处理制备，单体的厚度为12～20mm，单体中炭纤维的含量为70～90％。

所述的单体由浸渍有浸渍液的炭纤维束缠绕成扁平的圆环状经高压加热固化和高温处理制备，单体的厚度为15～20mm，单体中炭纤维含量为70～90％。

所述的单体的一表面有凸部，另一表面有凹部。

所述的超高温胶粘层固化前的构成按重量百分比计算是由25～35％的酚醛树脂、10～25％的硅溶胶、10～15％的纳米级的炭黑、8～15％的粒度为30～50μm的硅粉、4～6％的30～50μm的氮化硅和10～17％的长度为2～5mm的短切炭纤维构成。

所述的内环壁表面的外环壁由8～12层浸渍有浸渍液的整体炭纤维布缠绕而成。

所述的内环壁表面的外环壁由浸渍有浸渍液的炭纤维布条与筒状的内环壁的轴向方向成一夹角以螺旋方式缠绕构成，层数为8～12层的偶数层，相邻层的缠绕方向相反。

所述的缠绕的有浸渍液的炭纤维布条与筒状的内环壁的轴向方向的夹角为54°～55°。

所述的浸渍液的构成按重量百分比计算是由60～70％的酚醛树脂、10～15％的纳米级炭黑、2～5％的长度为2～5mm的短切炭纤维和8～15％的粒度为30～50μm的硅粉构成。