[发明专利]一种气相沉积装置及碳/碳复合材料的制备方法

说明书

本申请提供一种气相沉积装置，包括底座、料板、沉积室，沉积室包括外筒体、排气口，以及设于外筒体内的排气套筒；排气套筒包括内筒和套设在内筒外部的套筒，内筒与套筒围合形成气流通道，且套筒的侧壁上设有通气孔；料板上设有第一进气孔，第一进气孔位于套筒和内筒之间；料板上还设有进气结构，进气结构包括进气孔阵列，进气孔阵列以排气套筒为中心呈放射状分布；进气孔阵列远离排气套筒的一侧设有第四进气孔。该设备能够有效控制沉积过程中气体的流动方向，使其与待处理坯体充分接触。另外，本发明还提供一种利用该设备制备碳/碳复合材料的方法，包括确定碳源气体流量大小的准则及随CVD次数增加而递减的原则。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，特别涉及一种气相沉积装置及碳/碳复合材料的制备方法。

背景技术

碳/碳复合材料具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，常用于耐高温烧蚀材料、高温结构材料，在航空、航天、核能、医学等领域都具有良好的应用前景，可用于制作火箭和导弹发动机喷管、飞行器天线、飞机及轨道交通刹车制动装置、光伏领域等部件。

化学气相沉积(CVD)是制备高性能碳/碳复合材料的首选方法，该方法制备的碳/碳复合材料具有力学性能高、导热性能好、线膨胀系数低等优点，是航空航天用碳/碳复合材料的关键制备技术，但现有CVD工艺不适用于超大超厚(1000mm×300mm×150mm以上)碳/碳复合材料增密，由于碳源气与坯体接触不充分、不均匀，渗透不深入，导致CVD后坯体密度难以超过1.30g/cm³，内外密度差异超过0.2g/cm³，增密工艺周期长(约600-800h)，制备成本高。

因此，如何提供一种结构简单，使用方便，沉积效率高且均匀性好的气相沉积装置，成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种气相沉积装置，该设备结构简单，使用方便，沉积效率高且均匀性好，能够有效控制沉积过程中气体的流动方向，使其与待处理坯体充分接触。除此之外，本发明还提供一种利用该设备制备碳/碳复合材料的方法，该方法工艺简单，增密效率高，制备出的产品合格率高，能够实现碳/碳复合材料的批量制备。

本发明提供一种气相沉积装置，包括底座，以及设于所述底座上方的沉积室；所述底座的下方设有进气口，所述底座的上方设有料板，所述沉积室安装在所述料板上；所述沉积室包括外筒体，设于所述外筒体顶部的排气口，以及设于所述外筒体内的排气套筒；所述排气套筒包括内筒和套设在所述内筒外部的套筒，所述内筒与所述套筒围合形成气流通道，且所述套筒的侧壁上设有通气孔；所述料板上设有第一进气孔，所述第一进气孔位于所述套筒和所述内筒之间；所述料板上还设有进气结构，所述进气结构位于所述排气套筒与所述外筒体的内壁之间，所述进气结构包括进气孔阵列，所述进气孔阵列以所述排气套筒为中心呈放射状分布，所述进气孔阵列包括第二进气孔和第三进气孔，所述第二进气孔和所述第三进气孔均呈列状布置，且所述第二进气孔与所述第三进气孔之间预留坯体放置位置；所述进气孔阵列远离所述排气套筒的一侧设有第四进气孔，所述第四进气孔环绕所述进气孔阵列布置。